JP2002146480A - 冷間加工性に優れた線材・棒鋼およびその製造方法 - Google Patents
冷間加工性に優れた線材・棒鋼およびその製造方法Info
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- JP2002146480A JP2002146480A JP2000345638A JP2000345638A JP2002146480A JP 2002146480 A JP2002146480 A JP 2002146480A JP 2000345638 A JP2000345638 A JP 2000345638A JP 2000345638 A JP2000345638 A JP 2000345638A JP 2002146480 A JP2002146480 A JP 2002146480A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱間圧延ままであっても優れた冷間加工性を
有する線材・棒鋼、およびその様な線材・棒鋼を製造す
る為の有用な方法を提供する。 【解決手段】 化学成分組成を適切に調整したものであ
り、且つミクロ組織中のフェライト分率Vf（面積％）
が、下記（１）式で規定されるフェライト分率Vfe1との
関係で下記（２）式を満足するものである。 Vfe1＝106.7−142.6[C]−0.256[Si]−4.219[Mn] ……（１） 但し、[C]，[Si]および[Mn]は、夫々Ｃ，ＳｉおよびＭ
ｎの含有量（質量％）を意味する。 １．０５Vfe1≦Vf≦２．０Vfe1 ……（２）
有する線材・棒鋼、およびその様な線材・棒鋼を製造す
る為の有用な方法を提供する。 【解決手段】 化学成分組成を適切に調整したものであ
り、且つミクロ組織中のフェライト分率Vf（面積％）
が、下記（１）式で規定されるフェライト分率Vfe1との
関係で下記（２）式を満足するものである。 Vfe1＝106.7−142.6[C]−0.256[Si]−4.219[Mn] ……（１） 但し、[C]，[Si]および[Mn]は、夫々Ｃ，ＳｉおよびＭ
ｎの含有量（質量％）を意味する。 １．０５Vfe1≦Vf≦２．０Vfe1 ……（２）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷間鍛造、冷間圧
延、冷間転造等の冷間加工によって機械構造物を製造す
る際に使用する線材や棒鋼、およびその様な線材・棒鋼
を製造する為の方法に関するものであり、殊に冷間加工
前の熱処理（軟化焼鈍）を省略しても良好な冷間加工性
を発揮することのできる線材・棒鋼、およびこの様な線
材・棒鋼を製造することのできる有用な方法に関するも
のである。
延、冷間転造等の冷間加工によって機械構造物を製造す
る際に使用する線材や棒鋼、およびその様な線材・棒鋼
を製造する為の方法に関するものであり、殊に冷間加工
前の熱処理（軟化焼鈍）を省略しても良好な冷間加工性
を発揮することのできる線材・棒鋼、およびこの様な線
材・棒鋼を製造することのできる有用な方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】低中炭素鋼や低中炭素合金鋼からなる線
材や棒鋼（線材・棒鋼）等は、機械構造用鋼として軸
類、ボルト、ナット等の製造に広く用いられている。こ
れらの線材・棒鋼は、冷間鍛造、冷間圧延、冷間転造等
の冷間塑性加工によって製造されているが、その際にま
ず変形抵抗が低いことが要求される。これは変形抵抗が
低い程加工治具の長寿命化が図れるからである。
材や棒鋼（線材・棒鋼）等は、機械構造用鋼として軸
類、ボルト、ナット等の製造に広く用いられている。こ
れらの線材・棒鋼は、冷間鍛造、冷間圧延、冷間転造等
の冷間塑性加工によって製造されているが、その際にま
ず変形抵抗が低いことが要求される。これは変形抵抗が
低い程加工治具の長寿命化が図れるからである。
【０００３】その一方で、線材・棒鋼には高い延性が求
められている。そして高い加工率で部品を製造する際に
は、延性が低いと表面からクラックが生じて割れが発生
することになる。こうした不都合を避ける為に、従来で
は軟化焼鈍や球状化焼鈍等の熱処理によって、変形抵抗
を下げると同時に延性を高める方法が採用されてきた。
しかしながら、こうした熱処理を行なうことは、それだ
け時間がかかり、エネルギーを大きく消費するという問
題があった。
められている。そして高い加工率で部品を製造する際に
は、延性が低いと表面からクラックが生じて割れが発生
することになる。こうした不都合を避ける為に、従来で
は軟化焼鈍や球状化焼鈍等の熱処理によって、変形抵抗
を下げると同時に延性を高める方法が採用されてきた。
しかしながら、こうした熱処理を行なうことは、それだ
け時間がかかり、エネルギーを大きく消費するという問
題があった。
【０００４】線材・棒鋼の変形抵抗を下げるという観点
から、これまでにも様々提案されている。こうした技術
として、例えば特許第２５６６０６８号には、変形抵抗
を低下させるという観点からＳｉやＭｎの含有量を低減
すると共に、これらの含有量低減に伴う焼き入れ性低下
を補償する為にＢを添加し、更に最終圧延出側での表面
温度を７００〜８００℃の比較的低温とし、その後７０
０〜５００℃の温度範囲における平均冷却速度を０．０
５〜０．７℃／秒の徐冷とする方法が提案されている。
から、これまでにも様々提案されている。こうした技術
として、例えば特許第２５６６０６８号には、変形抵抗
を低下させるという観点からＳｉやＭｎの含有量を低減
すると共に、これらの含有量低減に伴う焼き入れ性低下
を補償する為にＢを添加し、更に最終圧延出側での表面
温度を７００〜８００℃の比較的低温とし、その後７０
０〜５００℃の温度範囲における平均冷却速度を０．０
５〜０．７℃／秒の徐冷とする方法が提案されている。
【０００５】しかしながら、化学成分組成は製品の機械
的特性に直接的な影響を与えるものであり、ＳｉやＭｎ
等の主要元素を低減することは、鍛造品として必要とさ
れる機械的特性が発揮されないという問題がある。ま
た、低温で圧延を行なうことはそれだけ設備に負担がか
かり、しかも徐冷することはそれだけ大掛かりの設備が
必要になり、エネルギー消費が大きくなって却ってコス
トアップになってしまうという問題がある。
的特性に直接的な影響を与えるものであり、ＳｉやＭｎ
等の主要元素を低減することは、鍛造品として必要とさ
れる機械的特性が発揮されないという問題がある。ま
た、低温で圧延を行なうことはそれだけ設備に負担がか
かり、しかも徐冷することはそれだけ大掛かりの設備が
必要になり、エネルギー消費が大きくなって却ってコス
トアップになってしまうという問題がある。
【０００６】特開２０００−８１４０号には、圧延材の
中心〜直径／８の範囲にあるフェライト組織中に平均で
２５個以上／２５μm2の炭化物を存在させることによっ
て、冷間加工性を良好にした棒状鋼について開示されて
いる。また、この技術においては、変形抵抗の低下に悪
影響を与える固溶ＮをＡｌによって窒化物（ＡｌＮ）と
して固定することによって変形抵抗を低下させることが
示唆されている。しかしながら、固溶ＮをＡｌによって
固定するには徐冷が必要となり、前述の如く大掛かりの
設備が必要になり、エネルギー消費が大きくなって却っ
てコストアップになってしまうという若干の問題があ
る。
中心〜直径／８の範囲にあるフェライト組織中に平均で
２５個以上／２５μm2の炭化物を存在させることによっ
て、冷間加工性を良好にした棒状鋼について開示されて
いる。また、この技術においては、変形抵抗の低下に悪
影響を与える固溶ＮをＡｌによって窒化物（ＡｌＮ）と
して固定することによって変形抵抗を低下させることが
示唆されている。しかしながら、固溶ＮをＡｌによって
固定するには徐冷が必要となり、前述の如く大掛かりの
設備が必要になり、エネルギー消費が大きくなって却っ
てコストアップになってしまうという若干の問題があ
る。
【０００７】更に、特開平１０−１２１１９３号には、
ＳｉやＭｎの含有量を低減すると共に、これらの含有量
低減に伴う焼き入れ性低下を補償する為にＢを添加し、
更にＡｌを添加することによって、ＳｉやＭｎの低減に
よる脱酸不足を補うばかりでなく、通常のＳｉおよびＭ
ｎを含有する鋼に比べても酸素量および有害介在物を低
減し、これによって変形抵抗が改善されることが開示さ
れている。また、この技術では、Ａｌの作用として、Ｎ
固定による変形抵抗の低減や、酸素および有害介在物の
低減による変形抵抗の向上の他に、高周波焼き入れ時の
炭化物のオーステナイトへの固溶促進に効果があること
が示されている。
ＳｉやＭｎの含有量を低減すると共に、これらの含有量
低減に伴う焼き入れ性低下を補償する為にＢを添加し、
更にＡｌを添加することによって、ＳｉやＭｎの低減に
よる脱酸不足を補うばかりでなく、通常のＳｉおよびＭ
ｎを含有する鋼に比べても酸素量および有害介在物を低
減し、これによって変形抵抗が改善されることが開示さ
れている。また、この技術では、Ａｌの作用として、Ｎ
固定による変形抵抗の低減や、酸素および有害介在物の
低減による変形抵抗の向上の他に、高周波焼き入れ時の
炭化物のオーステナイトへの固溶促進に効果があること
が示されている。
【０００８】しかしながら、この技術においても次に示
す様な解決すべき若干の問題がある。即ち、固溶ＮをＡ
ｌによって固定するには徐冷が必要となり、前述の如く
大掛かりの設備が必要になり、エネルギー消費が大きく
なって却ってコストアップになってしまうことがある。
またこの技術では、球状化焼鈍を行なうことを前提とし
てなされたものであり、圧延ままの状態での強度には言
及しておらず、圧延ままの状態で良好な冷間加工性が発
揮されているかは不明である。しかも、この技術では、
Ｎ量が多くなるとＡｌＮが晶出し、加工品の表面や内部
に割れが生じて品質を劣化するという事態が生じること
もある。
す様な解決すべき若干の問題がある。即ち、固溶ＮをＡ
ｌによって固定するには徐冷が必要となり、前述の如く
大掛かりの設備が必要になり、エネルギー消費が大きく
なって却ってコストアップになってしまうことがある。
またこの技術では、球状化焼鈍を行なうことを前提とし
てなされたものであり、圧延ままの状態での強度には言
及しておらず、圧延ままの状態で良好な冷間加工性が発
揮されているかは不明である。しかも、この技術では、
Ｎ量が多くなるとＡｌＮが晶出し、加工品の表面や内部
に割れが生じて品質を劣化するという事態が生じること
もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした状況
の下になされたものであって、その目的は、熱間圧延ま
まであっても優れた冷間加工性を有する線材・棒鋼、お
よびその様な線材・棒鋼を製造する為の有用な方法を提
供することにある。
の下になされたものであって、その目的は、熱間圧延ま
まであっても優れた冷間加工性を有する線材・棒鋼、お
よびその様な線材・棒鋼を製造する為の有用な方法を提
供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成し得た
本発明の線材・棒鋼とは、Ｃ：０．１〜０．６％、Ｓ
ｉ：０．５％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：１％以下
（０％を含まない） 、Ａｌ：０．１〜１．０％を夫々
含むと共に、Ｐ：０．０２％以下（０％を含む）、Ｓ:
０．０３％以下（０％を含む）およびＮ：０．０１％以
下（０％を含む）に夫々抑制したものであり、ミクロ組
織中のフェライト分率Vf（面積％）が、下記（１）式で
規定されるフェライト分率Vfe1との関係で下記（２）式
を満足するものである点に要旨を有するものである。 Vfe1＝106.7−142.6[C]−0.256[Si]−4.219[Mn] ……（１） 但し、[C]，[Si]および[Mn]は、夫々Ｃ，ＳｉおよびＭ
ｎの含有量（質量％）を意味する。 １．０５Vfe1≦Vf≦２．０Vfe1 ……（２）
本発明の線材・棒鋼とは、Ｃ：０．１〜０．６％、Ｓ
ｉ：０．５％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：１％以下
（０％を含まない） 、Ａｌ：０．１〜１．０％を夫々
含むと共に、Ｐ：０．０２％以下（０％を含む）、Ｓ:
０．０３％以下（０％を含む）およびＮ：０．０１％以
下（０％を含む）に夫々抑制したものであり、ミクロ組
織中のフェライト分率Vf（面積％）が、下記（１）式で
規定されるフェライト分率Vfe1との関係で下記（２）式
を満足するものである点に要旨を有するものである。 Vfe1＝106.7−142.6[C]−0.256[Si]−4.219[Mn] ……（１） 但し、[C]，[Si]および[Mn]は、夫々Ｃ，ＳｉおよびＭ
ｎの含有量（質量％）を意味する。 １．０５Vfe1≦Vf≦２．０Vfe1 ……（２）
【００１１】本発明の線材・棒鋼においては、必要によ
って、更にＣｒ：１．５％以下（０％を含まない）、Ｍ
ｏ：１％以下（０％を含まない）およびＮｉ：２％以下
（０％を含まない）よりなる群から選択される１種以上
の元素を含有させたものであってもよく、この場合に
は、ミクロ組織中のフェライト分率Vf（面積％）が、下
記（３）式で規定されるフェライト分率Vfe2との関係で
下記（４）式を満足する様にすれば良い。 Vfe2＝106.7−142.6[C]−0.256[Si]−4.219[Mn]−17.83[Cr]−0.6803[Mo] −4.074[Ni] ……（３） 但し、[C]，[Si]，[Mn]，[Cr]，[Mo]および[Ni]は、夫
々Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，ＭｏおよびＮｉの含有量（質
量％）を意味する。 １．０５Vfe2≦Vf≦２．０Vfe2 ……（４）
って、更にＣｒ：１．５％以下（０％を含まない）、Ｍ
ｏ：１％以下（０％を含まない）およびＮｉ：２％以下
（０％を含まない）よりなる群から選択される１種以上
の元素を含有させたものであってもよく、この場合に
は、ミクロ組織中のフェライト分率Vf（面積％）が、下
記（３）式で規定されるフェライト分率Vfe2との関係で
下記（４）式を満足する様にすれば良い。 Vfe2＝106.7−142.6[C]−0.256[Si]−4.219[Mn]−17.83[Cr]−0.6803[Mo] −4.074[Ni] ……（３） 但し、[C]，[Si]，[Mn]，[Cr]，[Mo]および[Ni]は、夫
々Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，ＭｏおよびＮｉの含有量（質
量％）を意味する。 １．０５Vfe2≦Vf≦２．０Vfe2 ……（４）
【００１２】また本発明の線材・棒鋼には、必要によっ
て（１）Ｔｉ：０．２％以下（０％を含まない）、Ｖ：
０．５％以下（０％を含まない）、Ｎｂ：０．２％以下
（０％を含まない）およびＺｒ：０．０．２％以下（０
％を含まない）よりなる群から選択される１種以上の元
素、（２）Ｂ：０．０００５〜０．００５％等を含有さ
せることも有効であり、これによって線材・棒鋼の特性
を更に向上させることができる。
て（１）Ｔｉ：０．２％以下（０％を含まない）、Ｖ：
０．５％以下（０％を含まない）、Ｎｂ：０．２％以下
（０％を含まない）およびＺｒ：０．０．２％以下（０
％を含まない）よりなる群から選択される１種以上の元
素、（２）Ｂ：０．０００５〜０．００５％等を含有さ
せることも有効であり、これによって線材・棒鋼の特性
を更に向上させることができる。
【００１３】一方、本発明の線材・棒鋼を製造するに
は、熱間仕上げ圧延温度を８００〜１０００℃とすると
共に、圧延後における８５０〜６００℃の温度領域で平
均冷却速度を３℃／秒以下として冷却する様にすれば良
い。
は、熱間仕上げ圧延温度を８００〜１０００℃とすると
共に、圧延後における８５０〜６００℃の温度領域で平
均冷却速度を３℃／秒以下として冷却する様にすれば良
い。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明者らは、上記目的を達成す
る為に様々な角度から検討した。その結果、化学成分組
成を適正に調整すると共に、ミクロ組織中のフェライト
分率が、所定の式[前記（１），（３）式]で規定される
フェライト分率Vfe1，Vfe2との関係で適切な範囲となる
様に制御してやれば［前記（２），（４）式］、上記目
的が見事に達成されることを見出し、本発明を完成し
た。
る為に様々な角度から検討した。その結果、化学成分組
成を適正に調整すると共に、ミクロ組織中のフェライト
分率が、所定の式[前記（１），（３）式]で規定される
フェライト分率Vfe1，Vfe2との関係で適切な範囲となる
様に制御してやれば［前記（２），（４）式］、上記目
的が見事に達成されることを見出し、本発明を完成し
た。
【００１５】本発明の線材・棒鋼においては、その化学
成分組成を適切に調整する必要があるが、その範囲限定
理由は次の通りである。
成分組成を適切に調整する必要があるが、その範囲限定
理由は次の通りである。
【００１６】Ｃ：０．１〜０．６％ Ｃは線材・棒鋼に所定の強度を与えるのに必要な元素で
あり、その為には少なくとも０．１％以上含有させる必
要がある。また、Ｃ含有量が０．１未満では、フェライ
ト分率が大きくなって、後述するＡｌ添加効果が発揮さ
れなくなる。しかしながら、Ｃの含有量が過剰になる
と、変形抵抗を著しく上昇させるのでその上限を０．６
％とする必要がある。尚Ｃ含有量の好ましい下限は０．
１５％であり、好ましい上限は０．５％である。
あり、その為には少なくとも０．１％以上含有させる必
要がある。また、Ｃ含有量が０．１未満では、フェライ
ト分率が大きくなって、後述するＡｌ添加効果が発揮さ
れなくなる。しかしながら、Ｃの含有量が過剰になる
と、変形抵抗を著しく上昇させるのでその上限を０．６
％とする必要がある。尚Ｃ含有量の好ましい下限は０．
１５％であり、好ましい上限は０．５％である。
【００１７】Ｓｉ：０．５％以下（０％を含まない） Ｓｉは製鋼段階で脱酸剤として添加されるが、その含有
量が過剰になると、変形抵抗を著しく高めるので、その
上限は０．５％とする必要がある。尚Ｓｉ含有量の好ま
しい上限は０．２５％である。
量が過剰になると、変形抵抗を著しく高めるので、その
上限は０．５％とする必要がある。尚Ｓｉ含有量の好ま
しい上限は０．２５％である。
【００１８】Ｍｎ：１％以下（０％を含まない） Ｍｎは不純物であるＳを固定して無害化するのに必要な
元素であり、鋼の強度や靭性の向上の為に添加される
が、過剰に含有させると焼入れ性が向上して熱間圧延ま
までベイナイトなどが生成することにより変形抵抗の上
昇を招くので、１％ 以下とする必要がある。尚Ｍｎ含
有量の好ましい下限は、０．１５％であり、好ましい上
限は０．８％である。
元素であり、鋼の強度や靭性の向上の為に添加される
が、過剰に含有させると焼入れ性が向上して熱間圧延ま
までベイナイトなどが生成することにより変形抵抗の上
昇を招くので、１％ 以下とする必要がある。尚Ｍｎ含
有量の好ましい下限は、０．１５％であり、好ましい上
限は０．８％である。
【００１９】Ａｌ：０．１〜１．０％ Ａｌは製鋼工程における脱酸剤として作用し、また圧延
材のフェライト分率を増加させ、硬さを低下させて変形
抵抗を低減させるの有効である。これらの効果を発揮さ
せるためには、０．１％以上含有させる必要がある。し
かしながら、Ａｌを過剰に含有させると、パーライトの
変態温度が低下してパーライトの硬さが上昇して引張強
さを低下させるのには逆効果となるので、１．０％を上
限とする。尚Ａｌ含有量の好ましい下限は０．３％であ
り、好ましい上限は０．８％である。
材のフェライト分率を増加させ、硬さを低下させて変形
抵抗を低減させるの有効である。これらの効果を発揮さ
せるためには、０．１％以上含有させる必要がある。し
かしながら、Ａｌを過剰に含有させると、パーライトの
変態温度が低下してパーライトの硬さが上昇して引張強
さを低下させるのには逆効果となるので、１．０％を上
限とする。尚Ａｌ含有量の好ましい下限は０．３％であ
り、好ましい上限は０．８％である。
【００２０】Ｐ：０．０２％以下（０％を含む），Ｓ:
０．０３％以下（０％を含む） ＰやＳは、粒界に偏析し或は化合物として存在して冷間
加工性を阻害するので、Ｐについては０．０２％以下、
Ｓについては０．０３％以下に夫々抑制する必要があ
る。尚これらの元素は、いずれも好ましくは０．０１％
以下とするのが良い。
０．０３％以下（０％を含む） ＰやＳは、粒界に偏析し或は化合物として存在して冷間
加工性を阻害するので、Ｐについては０．０２％以下、
Ｓについては０．０３％以下に夫々抑制する必要があ
る。尚これらの元素は、いずれも好ましくは０．０１％
以下とするのが良い。
【００２１】Ｎ：０．０１％以下（０％を含む） Ａｌを上記の範囲で含む線材・棒鋼にあっては、Ｎ含有
量が過剰になると、粗大なＡｌＮが生成して加工時に表
面割れや内部割れを発生させるので、良好な冷間加工性
を発揮させる為には、Ｎ含有量は０．０１％以下に抑制
する必要がある。
量が過剰になると、粗大なＡｌＮが生成して加工時に表
面割れや内部割れを発生させるので、良好な冷間加工性
を発揮させる為には、Ｎ含有量は０．０１％以下に抑制
する必要がある。
【００２２】本発明の線材・棒鋼における基本的な化学
成分組成は上記の通りであり、残部はＦｅおよび不可避
不純物からなるものであるが、本発明の線材・棒鋼にお
いては、必要によって、（１）Ｃｒ：１．５％以下（０
％を含まない）、Ｍｏ：１％以下（０％を含まない）お
よびＮｉ：２％以下（０％を含まない）よりなる群から
選択される１種以上、（２）Ｔｉ：０．２％以下（０％
を含まない）、Ｖ：０．５以下（０％を含まない）、Ｎ
ｂ：０．２％以下（０％を含まない）およびＺｒ：０．
２％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される
１種以上、（３）Ｂ：０．０００５〜０．００５％、等
を含有させることも有効であり、これによって鋼線材の
特性を更に向上させることができる。これらの元素の範
囲限定理由は下記の通りである。尚これらの成分以外に
も、本発明の鋼線材には、その特性を阻害しない程度の
微量成分（例えば、Ｃｕ，Ｃａ等）を含み得るものであ
り、こうした鋼線材も本発明の範囲に含まれものであ
る。
成分組成は上記の通りであり、残部はＦｅおよび不可避
不純物からなるものであるが、本発明の線材・棒鋼にお
いては、必要によって、（１）Ｃｒ：１．５％以下（０
％を含まない）、Ｍｏ：１％以下（０％を含まない）お
よびＮｉ：２％以下（０％を含まない）よりなる群から
選択される１種以上、（２）Ｔｉ：０．２％以下（０％
を含まない）、Ｖ：０．５以下（０％を含まない）、Ｎ
ｂ：０．２％以下（０％を含まない）およびＺｒ：０．
２％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される
１種以上、（３）Ｂ：０．０００５〜０．００５％、等
を含有させることも有効であり、これによって鋼線材の
特性を更に向上させることができる。これらの元素の範
囲限定理由は下記の通りである。尚これらの成分以外に
も、本発明の鋼線材には、その特性を阻害しない程度の
微量成分（例えば、Ｃｕ，Ｃａ等）を含み得るものであ
り、こうした鋼線材も本発明の範囲に含まれものであ
る。
【００２３】Ｃｒ：１．５％以下（０％を含まない）、
Ｍｏ：１％以下（０％を含まない）およびＮｉ：２％以
下（０％を含まない）よりなる群から選択される１種以
上の元素 Ｃｒ，ＭｏおよびＮｉは焼入れ調整元素であり、焼入れ
焼戻しによって強度と靭性を調整する為に添加される。
しかしながら、過剰に含有させると変形抵抗の上昇を招
くので好ましくない。こうした観点から、Ｃｒはその上
限を１．５％、Ｍｏはその上限を１％、Ｎｉはその上限
を２％とした。尚これらの元素添加による上記効果は、
上記範囲内で含有量を増加させるにつれて大きくなる
が、上記効果を発揮させる為には、いずれも０．１％以
上含有させることが好ましい。
Ｍｏ：１％以下（０％を含まない）およびＮｉ：２％以
下（０％を含まない）よりなる群から選択される１種以
上の元素 Ｃｒ，ＭｏおよびＮｉは焼入れ調整元素であり、焼入れ
焼戻しによって強度と靭性を調整する為に添加される。
しかしながら、過剰に含有させると変形抵抗の上昇を招
くので好ましくない。こうした観点から、Ｃｒはその上
限を１．５％、Ｍｏはその上限を１％、Ｎｉはその上限
を２％とした。尚これらの元素添加による上記効果は、
上記範囲内で含有量を増加させるにつれて大きくなる
が、上記効果を発揮させる為には、いずれも０．１％以
上含有させることが好ましい。
【００２４】Ｔｉ：０．２％以下（０％を含まない）、
Ｖ：０．５以下（０％を含まない）Ｎｂ：０．２％以下
（０％を含まない）およびＺｒ：０．２％以下（０％を
含まない）よりなる群から選択される１種以上の元素 Ｔｉ，Ｖ，ＮｂおよびＺｒは、いずれも微細な炭窒化物
を形成して表面近傍の組織を微細化させる為に添加され
る。本発明においては、Ｎの抑制も重要なポイントであ
り、これら元素の添加により、固溶ＮをＡｌでなくこれ
らの元素によって固定することは、Ａｌ添加効果を一層
顕著にすることができる。しかしながら、過剰に含有さ
せると変形抵抗の上昇を招くので好ましくない。こうし
た観点から、上限はＴｉ，Ｎｂ，Ｚｒについては０．２
％、Ｖについては０．５％とした。尚これらの元素添加
による上記効果は、上記範囲内で含有量を増加させるに
つれて大きくなるが、上記効果を発揮させる為には、Ｔ
ｉ，ＮｂおよびＺｒは０．００５％以上、Ｖは０．０１
％以上含有させることが好ましい。また、これらの元素
の好ましい上限は、Ｔｉは０．０５％、Ｖは０．４％、
ＮｂおよびＺｒは０．１％である。
Ｖ：０．５以下（０％を含まない）Ｎｂ：０．２％以下
（０％を含まない）およびＺｒ：０．２％以下（０％を
含まない）よりなる群から選択される１種以上の元素 Ｔｉ，Ｖ，ＮｂおよびＺｒは、いずれも微細な炭窒化物
を形成して表面近傍の組織を微細化させる為に添加され
る。本発明においては、Ｎの抑制も重要なポイントであ
り、これら元素の添加により、固溶ＮをＡｌでなくこれ
らの元素によって固定することは、Ａｌ添加効果を一層
顕著にすることができる。しかしながら、過剰に含有さ
せると変形抵抗の上昇を招くので好ましくない。こうし
た観点から、上限はＴｉ，Ｎｂ，Ｚｒについては０．２
％、Ｖについては０．５％とした。尚これらの元素添加
による上記効果は、上記範囲内で含有量を増加させるに
つれて大きくなるが、上記効果を発揮させる為には、Ｔ
ｉ，ＮｂおよびＺｒは０．００５％以上、Ｖは０．０１
％以上含有させることが好ましい。また、これらの元素
の好ましい上限は、Ｔｉは０．０５％、Ｖは０．４％、
ＮｂおよびＺｒは０．１％である。
【００２５】Ｂ：０．０００５〜０．００５％ Ｂは焼き入れ性の確保に有効な元素であり、こうした効
果を発揮させるためには０．０００５％以上含有させる
のが良いが、過剰に含有させると鉄との化合物を形成し
て加工時の割れ、表面欠陥の原因となるので、０．００
５％以下とするのが良い。尚、Ｂを含有させるときの好
ましい下限は０．００１％であり、好ましい上限は０．
００４％である。
果を発揮させるためには０．０００５％以上含有させる
のが良いが、過剰に含有させると鉄との化合物を形成し
て加工時の割れ、表面欠陥の原因となるので、０．００
５％以下とするのが良い。尚、Ｂを含有させるときの好
ましい下限は０．００１％であり、好ましい上限は０．
００４％である。
【００２６】本発明では、化学成分を適切に調整するだ
けではその目的を達成することができず、ミクロ組織中
のフェライト分率も適切な範囲に制御する必要がある。
即ち、本発明の線材・棒鋼中のフェライト分率Vf(面積
％)と、前記（１）式［または（３）式］で規定される
フェライト分率Vfe1［またはVfe2］（面積％)とが、前
記（２）式［または（４）式］の関係を満足する必要が
ある。
けではその目的を達成することができず、ミクロ組織中
のフェライト分率も適切な範囲に制御する必要がある。
即ち、本発明の線材・棒鋼中のフェライト分率Vf(面積
％)と、前記（１）式［または（３）式］で規定される
フェライト分率Vfe1［またはVfe2］（面積％)とが、前
記（２）式［または（４）式］の関係を満足する必要が
ある。
【００２７】前記フェライト分率Vfが１．０５Vfe1未満
または１．０５Vfe2未満（即ち、１．０５＜Vf／Vfe1ま
たは１．０５＜Vf／Vfe2）では、フェライトの生成が少
なくなって軟質化効果が発揮されず、引張り強さが低下
しない。一方、前記フェライト分率Vfが２．０Vfe1また
は２．０Vfe2を超える（即ち、Vf／Vfe1＜２．０または
Vf／Vfe2＜２．０）様にするには、少なくともＡｌの含
有量を１．０％超とする必要があり、前述の如く、変形
抵抗の低下（引張り強度の低下）には却って逆効果とな
る。
または１．０５Vfe2未満（即ち、１．０５＜Vf／Vfe1ま
たは１．０５＜Vf／Vfe2）では、フェライトの生成が少
なくなって軟質化効果が発揮されず、引張り強さが低下
しない。一方、前記フェライト分率Vfが２．０Vfe1また
は２．０Vfe2を超える（即ち、Vf／Vfe1＜２．０または
Vf／Vfe2＜２．０）様にするには、少なくともＡｌの含
有量を１．０％超とする必要があり、前述の如く、変形
抵抗の低下（引張り強度の低下）には却って逆効果とな
る。
【００２８】尚、前記フェライト分率Vfは、後記実施例
に示した方法によって実測した値であり、フェライト分
率Vfe1またはVfe2は、前記（１）式または（３）式によ
って計算される計算値であり、この（１）式または
（３）式は、種々の成分の鋼について、オーステナイト
化後に１０℃／時以下の冷却速度で冷却し、完全に焼き
なました試料のフェライト分率を測定し、成分との関係
を求めたものである。
に示した方法によって実測した値であり、フェライト分
率Vfe1またはVfe2は、前記（１）式または（３）式によ
って計算される計算値であり、この（１）式または
（３）式は、種々の成分の鋼について、オーステナイト
化後に１０℃／時以下の冷却速度で冷却し、完全に焼き
なました試料のフェライト分率を測定し、成分との関係
を求めたものである。
【００２９】次に、本発明における製造条件について説
明する。本発明方法においては、まず熱間仕上げ圧延温
度を８００〜１０００℃として圧延を行なう必要があ
る。この熱間仕上げ圧延温度は、ある程度低温であった
方が、オーステナイト粒径が微細化して焼き入れ性が低
下するので、軟質化には好ましい。しかしながら、熱間
仕上げ圧延温度が８００℃未満では、圧延機に大きな負
担がかかるばかりか、圧延組織が微細化してしまい、微
細化による強度上昇効果が顕著になって、軟質化には逆
効果となる。但し、この温度があまり高くなり過ぎる
と、オーステナイト粒径があまり大きくなり過ぎて、圧
延後の組織が粗大組織になって軟質化が困難になる。
明する。本発明方法においては、まず熱間仕上げ圧延温
度を８００〜１０００℃として圧延を行なう必要があ
る。この熱間仕上げ圧延温度は、ある程度低温であった
方が、オーステナイト粒径が微細化して焼き入れ性が低
下するので、軟質化には好ましい。しかしながら、熱間
仕上げ圧延温度が８００℃未満では、圧延機に大きな負
担がかかるばかりか、圧延組織が微細化してしまい、微
細化による強度上昇効果が顕著になって、軟質化には逆
効果となる。但し、この温度があまり高くなり過ぎる
と、オーステナイト粒径があまり大きくなり過ぎて、圧
延後の組織が粗大組織になって軟質化が困難になる。
【００３０】圧延後の冷却工程では、８５０〜６００℃
の温度領域（線材表面の温度領域）を平均冷却速度が３
℃／秒以下となる様に冷却する必要があるが、これは次
の理由によるものである。まず平均冷却速度が３℃／秒
よりも大きくなると、線材・棒鋼中のフェライトの生成
が少なくなって（フェライト分率が低くなって）、期待
する軟質化が達成されない。尚、この平均冷却速度の好
ましい上限は、２．５℃／秒程度である。また、この平
均冷却速度があまり小さくなり過ぎると、大掛りな設備
が必要になり、エネルギー消費が大きくコストアップを
招くので、０．８℃／秒程度以上とすることが好まし
い。
の温度領域（線材表面の温度領域）を平均冷却速度が３
℃／秒以下となる様に冷却する必要があるが、これは次
の理由によるものである。まず平均冷却速度が３℃／秒
よりも大きくなると、線材・棒鋼中のフェライトの生成
が少なくなって（フェライト分率が低くなって）、期待
する軟質化が達成されない。尚、この平均冷却速度の好
ましい上限は、２．５℃／秒程度である。また、この平
均冷却速度があまり小さくなり過ぎると、大掛りな設備
が必要になり、エネルギー消費が大きくコストアップを
招くので、０．８℃／秒程度以上とすることが好まし
い。
【００３１】一方、上記の平均冷却速度で冷却すべき温
度領域を８５０〜６００℃としたのは、この温度領域が
変態に最も関与する領域であり、冷却による組織調整が
最も反映される温度領域であるからである。従って、本
発明においては、少なくとも８５０〜６００℃の温度領
域を上記の平均冷却速度で冷却すれば良く、６００℃未
満若しくは８５０℃を超える温度領域における平均冷却
速度に関してはそれほど考慮する必要がなく、例えば３
℃／秒超としても良い。
度領域を８５０〜６００℃としたのは、この温度領域が
変態に最も関与する領域であり、冷却による組織調整が
最も反映される温度領域であるからである。従って、本
発明においては、少なくとも８５０〜６００℃の温度領
域を上記の平均冷却速度で冷却すれば良く、６００℃未
満若しくは８５０℃を超える温度領域における平均冷却
速度に関してはそれほど考慮する必要がなく、例えば３
℃／秒超としても良い。
【００３２】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは
本発明の技術的範囲に含まれるものである。
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは
本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００３３】
【実施例】下記表１に示す化学成分組成の供試鋼を用
い、下記表２に示す製造条件で直径：１０ｍｍの線材を
作製した。得られた線材について、引張り試験による引
張り強度ＴＳを測定して変形抵抗の評価（ＴＳが６５０
ＭＰａ以下を「○」、６５０ＭＰａ超を「×」）を行な
うと共に、表面疵の有無や線材のフェライト分率Vfを下
記の方法によって調査した。尚、表面疵については、冷
間加工による割れを抑制するためには、一定以下にする
必要があるために調査したものである。
い、下記表２に示す製造条件で直径：１０ｍｍの線材を
作製した。得られた線材について、引張り試験による引
張り強度ＴＳを測定して変形抵抗の評価（ＴＳが６５０
ＭＰａ以下を「○」、６５０ＭＰａ超を「×」）を行な
うと共に、表面疵の有無や線材のフェライト分率Vfを下
記の方法によって調査した。尚、表面疵については、冷
間加工による割れを抑制するためには、一定以下にする
必要があるために調査したものである。
【００３４】（フェライト分率Vfの測定法）試験片（線
材）を切断して樹脂に埋め込んで研磨し、ナイタールで
腐食させた後、光学式顕微鏡で組織を観察し、試験片の
表面と中心の中間の位置で、４００倍の写真を任意に１
０枚撮影し、画像解析によってフェライト分率を測定し
た。
材）を切断して樹脂に埋め込んで研磨し、ナイタールで
腐食させた後、光学式顕微鏡で組織を観察し、試験片の
表面と中心の中間の位置で、４００倍の写真を任意に１
０枚撮影し、画像解析によってフェライト分率を測定し
た。
【００３５】（表面疵の調査）目視で検査して、幅、深
さともに０．０５ｍｍ、長さ５ｍｍを評価基準とし、こ
れよりも大きな表面疵がある場合を「×」、これよりも
小さいか疵がない場合を「○」として評価した。
さともに０．０５ｍｍ、長さ５ｍｍを評価基準とし、こ
れよりも大きな表面疵がある場合を「×」、これよりも
小さいか疵がない場合を「○」として評価した。
【００３６】これらの結果を、一括して下記表２に示
す。
す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】これらの結果から明らかなように、化学成
分組成およびフェライト分率を適切に調整した実施例の
ものでは、熱間圧延のままであっても優れた冷間鍛造性
を有していることが分かる。
分組成およびフェライト分率を適切に調整した実施例の
ものでは、熱間圧延のままであっても優れた冷間鍛造性
を有していることが分かる。
【００４０】次に、前記表１の鋼種Ａを用い、圧延条件
を下記表３となる様に変化させて、直径：１０ｍｍの線
材を作製し、上記と同様して評価した。その結果を、表
３に併記するが、製造条件を適切に規定してフェライト
分率を適正な範囲内となる様に制御することによって良
好な鍛造性が得られていることが分かる。
を下記表３となる様に変化させて、直径：１０ｍｍの線
材を作製し、上記と同様して評価した。その結果を、表
３に併記するが、製造条件を適切に規定してフェライト
分率を適正な範囲内となる様に制御することによって良
好な鍛造性が得られていることが分かる。
【００４１】
【表３】
【００４２】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、熱
間圧延のままであっても優れた冷間加工性を有する鋼線
材が実現できた。
間圧延のままであっても優れた冷間加工性を有する鋼線
材が実現できた。
フロントページの続き (72)発明者 阿南 吾郎 神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会社神戸 製鋼所神戸製鉄所内 Ｆターム(参考） 4K032 AA01 AA02 AA05 AA06 AA11 AA12 AA16 AA19 AA21 AA22 AA23 AA24 AA27 AA29 AA31 AA35 AA36 AA39 BA02 CC03 CC04 CD02
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｃ：０．１〜０．６％（質量％の意味、
以下同じ）、Ｓｉ：０．５％以下（０％を含まない）、
Ｍｎ：１％以下（０％を含まない） 、Ａｌ：０．１〜
１．０％を夫々含むと共に、Ｐ：０．０２％以下（０％
を含む）、Ｓ:０．０３％以下（０％を含む）および
Ｎ：０．０１％以下（０％を含む）に夫々抑制したもの
であり、且つミクロ組織中のフェライト分率Vf（面積
％）が、下記（１）式で規定されるフェライト分率Vfe1
との関係で下記（２）式を満足するものであることを特
徴とする冷間加工性に優れた線材・棒鋼。 Vfe1＝106.7−142.6[C]−0.256[Si]−4.219[Mn] ……（１） 但し、[C]，[Si]および[Mn]は、夫々Ｃ，ＳｉおよびＭ
ｎの含有量（質量％）を意味する。 １．０５Vfe1≦Vf≦２．０Vfe1 ……（２） - 【請求項２】 Ｃ：０．１〜０．６％、Ｓｉ：０．５％
以下（０％を含まない）、Ｍｎ：１％以下（０％を含ま
ない） 、Ａｌ：０．１〜１．０％を夫々含む他、Ｃ
ｒ：１．５％以下（０％を含まない）、Ｍｏ：１％以下
（０％を含まない）およびＮｉ：２％以下（０％を含ま
ない）よりなる群から選択される１種以上の元素を含
み、Ｐ：０．０２％以下（０％を含む）、Ｓ:０．０３
％以下（０％を含む）およびＮ：０．０１％以下（０％
を含む）に夫々抑制したものであり、且つミクロ組織中
のフェライト分率Vf（面積％）が、下記（３）式で規定
されるフェライト分率Vfe2との関係で下記（４）式を満
足するものであることを特徴とする冷間加工性に優れた
線材・棒鋼。 Vfe2＝106.7−142.6[C]−0.256[Si]−4.219[Mn]−17.83[Cr]−0.6803[Mo] −4.074[Ni] ……（３） 但し、[C]，[Si]，[Mn]，[Cr]，[Mo]および[Ni]は、夫
々Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，ＭｏおよびＮｉの含有量（質
量％）を意味する。 １．０５Vfe2≦Vf≦２．０Vfe2 ……（４） - 【請求項３】 Ｔｉ：０．２％以下（０％を含まな
い）、Ｖ：０．５％以下（０％を含まない）、Ｎｂ：
０．２％以下（０％を含まない）およびＺｒ：０．０．
２％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される
１種以上の元素を含むものである請求項１または２に記
載の線材・棒鋼。 - 【請求項４】 Ｂ：０．０００５〜０．００５％を含有
するものである請求項１〜３のいずれかに記載の線材・
棒鋼。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の線材・
棒鋼を製造するに当たり、熱間仕上げ圧延温度を８００
〜１０００℃とすると共に、圧延後における８５０〜６
００℃の温度領域で平均冷却速度を３℃／秒以下として
冷却することを特徴とする冷間加工性に優れた線材・棒
鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000345638A JP3999457B2 (ja) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | 冷間加工性に優れた線材・棒鋼およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000345638A JP3999457B2 (ja) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | 冷間加工性に優れた線材・棒鋼およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002146480A true JP2002146480A (ja) | 2002-05-22 |
| JP3999457B2 JP3999457B2 (ja) | 2007-10-31 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000345638A Expired - Fee Related JP3999457B2 (ja) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | 冷間加工性に優れた線材・棒鋼およびその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3999457B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160082622A (ko) * | 2014-12-26 | 2016-07-08 | 주식회사 포스코 | 고강도 선재, 열처리 선재, 강선 및 그들의 제조방법 |
| US9476112B2 (en) | 2012-04-05 | 2016-10-25 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Steel wire rod or steel bar having excellent cold forgeability |
| WO2017082687A1 (ko) * | 2015-11-12 | 2017-05-18 | 주식회사 포스코 | 냉간가공성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법 |
| KR101767838B1 (ko) | 2016-06-16 | 2017-08-14 | 주식회사 포스코 | 내수소취성이 우수한 스프링용 선재, 강선 및 그들의 제조방법 |
| EP3222743A4 (en) * | 2014-11-18 | 2018-04-25 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Rolled steel bar or rolled wire material for cold-forged component |
| US10837080B2 (en) | 2014-11-18 | 2020-11-17 | Nippon Steel Corporation | Rolled steel bar or rolled wire rod for cold-forged component |
| KR20220085334A (ko) * | 2020-12-15 | 2022-06-22 | 주식회사 포스코 | 고강도 아공석 강선 및 그 제조방법 |
-
2000
- 2000-11-13 JP JP2000345638A patent/JP3999457B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9476112B2 (en) | 2012-04-05 | 2016-10-25 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Steel wire rod or steel bar having excellent cold forgeability |
| US10837080B2 (en) | 2014-11-18 | 2020-11-17 | Nippon Steel Corporation | Rolled steel bar or rolled wire rod for cold-forged component |
| EP3222743A4 (en) * | 2014-11-18 | 2018-04-25 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Rolled steel bar or rolled wire material for cold-forged component |
| US10829842B2 (en) | 2014-11-18 | 2020-11-10 | Nippon Steel Corporation | Rolled steel bar or rolled wire rod for cold-forged component |
| KR101665825B1 (ko) * | 2014-12-26 | 2016-10-13 | 주식회사 포스코 | 고강도 선재, 열처리 선재, 강선 및 그들의 제조방법 |
| KR20160082622A (ko) * | 2014-12-26 | 2016-07-08 | 주식회사 포스코 | 고강도 선재, 열처리 선재, 강선 및 그들의 제조방법 |
| WO2017082687A1 (ko) * | 2015-11-12 | 2017-05-18 | 주식회사 포스코 | 냉간가공성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법 |
| KR101758470B1 (ko) | 2015-11-12 | 2017-07-17 | 주식회사 포스코 | 냉간가공성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법 |
| CN108350549A (zh) * | 2015-11-12 | 2018-07-31 | 株式会社Posco | 具有优异的冷加工性的非淬火和回火的线材及其制造方法 |
| US10889876B2 (en) | 2015-11-12 | 2021-01-12 | Posco | Non-heat treated wire rod having excellent cold workability and manufactured method therefor |
| KR101767838B1 (ko) | 2016-06-16 | 2017-08-14 | 주식회사 포스코 | 내수소취성이 우수한 스프링용 선재, 강선 및 그들의 제조방법 |
| KR20220085334A (ko) * | 2020-12-15 | 2022-06-22 | 주식회사 포스코 | 고강도 아공석 강선 및 그 제조방법 |
| KR102415307B1 (ko) | 2020-12-15 | 2022-07-01 | 주식회사 포스코 | 고강도 아공석 강선 및 그 제조방법 |
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| JP3999457B2 (ja) | 2007-10-31 |
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