强度和冷加工性优异的中碳线材及其制造方法技术

本发明专利技术涉及强度和冷加工性优异的中碳线材及其制造方法。本发明专利技术涉及一种适合用作机械零件材料的中碳线材，及其制造方法。

Medium Carbon Wire with Excellent Strength and Cold Processing Property and Its Manufacturing Method

The invention relates to a medium carbon wire with excellent strength and cold workability and a manufacturing method thereof. The invention relates to a medium carbon wire suitable for use as a material for mechanical parts and a manufacturing method thereof.

【技术实现步骤摘要】
强度和冷加工性优异的中碳线材及其制造方法
本专利技术涉及一种适合用作机械零件材料的中碳线材。更详细地，本专利技术涉及一种强度和冷加工性优异的中碳线材及其制造方法。
技术介绍
冷加工方法与热加工方法或机械切削加工方法相比，不仅生产性优异，而且热处理费用节省效果大，因此广泛用于制造螺栓、螺母等机械零件。不过，要想利用所述冷加工方法来制造机械零件，基本上要求钢材具有优异的冷加工性，更具体地要求冷加工时变形阻力要低以及延展性优异。因为，如果钢的变形阻力高，则冷加工时所使用的工具的寿命会降低，而且如果钢的延展性低，则冷加工时容易产生分裂而成为出现残次品的原因。因此，通常用于冷加工的钢材在冷加工之前要经过软化退火热处理。当进行软化退火热处理时，钢材被软化而降低变形阻力，并且提高延展性，从而可以提高冷加工性。然而，当实施所述软化退火热处理时，将会发生附加费用，而且制造效率下降。因此，需要研发出没有附加热处理工序也能确保优异的冷加工性的省略热处理的线材。但是，一般而言，在含碳量为0.3重量％以上的中碳钢中，如果珠光体分数大于50％，则由于珠光体组织导致的基体(matrix)组织强化，冷加工性会变差。特别是，为了确保强度，将Mn、Cr等促进偏析的元素一起加入时，中心偏析部位和未偏析部位的组织偏差会变大，当通过拉拔加工确保强度时，在拉拔加工后，如上所述的偏差会变得更大，从而难以确保冷锻性。因此，在研发含以一定含量含有碳的中碳高强度钢时，必须要考虑中心偏析导致的组织偏差以及性能偏差所产生的影响。另外，专利文献1涉及一种包含0.15％～0.30％的碳(C)且以20％～50％的断面收缩率进行拉拔加工的非调质螺栓的制造方法，此时可省略球状化热处理等，但是由于C含量不足，难以确保充分的强度。此外，专利文献2公开了一种包含0.4％～1.0％的碳(C)且显微组织由珠光体或伪珠光体组成的用于冷锻的钢，此时由于C含量较高，与用于螺栓等机械零件的机械结构用碳钢或机械结构用合金钢相比，冷锻性较差。专利文献1：日本公开专利公报平02-274810号专利文献2：日本公开专利公报第2000-144306号
技术实现思路
技术问题本专利技术一方面旨在提供一种即使省略软化退火热处理也具有优异的强度和冷加工性的中碳线材及其制造方法。技术方案本专利技术一方面提供一种强度和冷加工性优异的中碳线材，以重量％计，所述中碳线材包含C：0.30％～0.45％、Si：0.005％～0.4％、Mn：0.8％～1.8％、Cr：大于0％～小于等于1.5％、P：小于等于0.03％、S：小于等于0.03％、Sol.Al：0.01％～0.05％、Ti：0.005％～0.05％、B：0.0005％～0.005％、N：大于0％～小于等于0.01％、余量的Fe及其他不可避免的杂质，作为显微组织包含铁素体和珠光体，在垂直于线材长度方向的断面中，从所述线材的表面到直径(Diameter，D)方向3/8D处的区域中的珠光体分数(面积％)为VP1，从直径方向3/8D处到1/2D处的区域中的珠光体分数为VP2时，VP1和VP2满足下述关系式1和2。[关系式1]VP2/VP1≤1.4[关系式2]50≤(15VP1+VP2)/16≤80本专利技术另一方面提供一种强度和冷加工性优异的中碳线材的制造方法，该方法包含：对满足所述合金组分的钢坯进行再加热的步骤；对所述再加热的钢坯进行终轧的步骤；所述终轧后以大于等于3℃/s～小于7℃/s的冷却速度冷却至小于等于所述终轧温度～大于等于750℃的温度范围的第一冷却步骤；所述第一冷却步骤后以大于等于1℃/s～小于3℃/s的冷却速度冷却至大于等于650℃～小于750℃的温度范围的第二冷却步骤；以及所述第二冷却步骤后以小于1℃/s(0℃/s除外)的冷却速度冷却至大于等于400℃～小于650℃的温度范围的第三冷却步骤。专利技术效果根据本专利技术，即使省略软化退火热处理也能充分抑制冷加工时的变形阻力，从而可以提供冷加工性优异的中碳线材。具体实施方式为了提供拉拔加工后具有目标水平的强度和硬度且可确保优异的冷加工性的线材，本专利技术的专利技术人们进行了深入研究。其结果发现，通过优化含有一定量碳的中碳线材的合金组分和制造条件，可以形成有利于冷加工时抑制变形阻力的显微组织，由此可以提供拉拔加工后冷加工性也不会变差的高强度中碳线材，从而完成了本专利技术。下面对本专利技术进行详细说明。根据本专利技术的一个方面的强度和冷加工性优异的中碳线材，以重量％计，优选包含C：0.30％～0.45％、Si：0.005％～0.4％、Mn：0.8％～1.8％、Cr：小于等于1.5％(0％除外)、P：小于等于0.03％、S：小于等于0.03％、Sol.Al：0.01％～0.05％、Ti：0.005％～0.05％、B：0.0005％～0.005％、N：小于等于0.01％(0％除外)。下面详细说明如上控制本专利技术的中碳线材的合金组分的理由。此时，在没有特别说明的情况下，各成分的含量是指重量％。C：0.30％～0.45％C是有利于提高线材强度的元素。在本专利技术中，为了确保目标水平的强度，优选加入大于等于0.30％的所述C。不过，如果C含量过多，则钢的变形阻力会剧增，从而导致冷加工性变差。有鉴于此，在本专利技术中，优选将所述C的上限控制为0.45％。Si：0.005％～0.4％Si是作为脱氧剂有效的元素。为了充分确保所述效果，优选包含大于等于0.005％的Si，但是如果Si含量过多，则基于固溶强化的钢的变形阻力会剧增，存在冷加工性变差的可能性。因此，在本专利技术中，优选将所述Si的上限控制为0.4％。优选将所述Si的含量控制为0.005％～0.35％，更优选控制为大于等于0.0055％小于0.3％。Mn：0.8％～1.8％Mn是作为脱氧剂及脱硫剂有效的元素。在本专利技术中，为了充分确保所述效果，优选包含大于等于0.8％的Mn，更优选包含大于等于0.9％的Mn。不过，如果Mn含量过多大于1.8％，则钢本身的强度会变得过高，致使钢的变形阻力剧增，由此冷加工性变差。因此，在本专利技术中，优选将所述Mn的上限限制为1.8％，更优选包含小于等于1.6％的Mn。Cr：小于等于1.5％(0％除外)Cr是热轧时促进铁素体和珠光体转变的元素。此外，Cr不会过于提高钢本身的强度并析出为钢中碳化物而降低固溶碳量，从而具有对基于固溶碳的动态应变时效的减少做出重大贡献的效果。另外，如果所述Cr的含量过多，则钢本身的强度过高，钢的变形阻力会剧增，存在冷加工性变差的可能性。因此，将所述Cr的上限限制为1.5％，优选限制为1.4％，0％除外。P：小于等于0.03％(0％除外)P是钢中不可避免会含有的杂质，P偏析于晶界损害钢的韧性，并成为降低耐延迟断裂性能的主要原因。因此，在本专利技术中，优选将所述P的含量控制为尽量低，理论上优选控制为0％。但是，所述P是制造工艺中必然会含有的元素，对其上限的管理非常重要。因此，在本专利技术中，优选将所述P的含量控制在小于等于0.03％。S：小于等于0.03％(0％除外)S是钢中不可避免会含有的杂质，与所述P类似地S偏析于晶界大幅降低钢的延展性，并在钢中形成硫化物而成为导致耐延迟断裂性能和应力松弛特性变差的主要原因。因此，在本专利技术中，优选将所述S的含量控制为尽量低，理论上优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强度和冷加工性优异的中碳线材，其特征在于：以重量％计，所述中碳线材包含C：0.30％～0.45％、Si：0.005％～0.4％、Mn：0.8％～1.8％、Cr：大于0％～小于等于1.5％、P：小于等于0.03％、S：小于等于0.03％、Sol.Al：0.01％～0.05％、Ti：0.005％～0.05％、B：0.0005％～0.005％、N：大于0％～小于等于0.01％、余量的Fe及其他不可避免的杂质，作为显微组织包含铁素体和珠光体，在垂直于线材长度方向的断面中，从所述线材的表面到直径(D)方向3/8D处的区域中的珠光体分数，以面积％计为VP1，从直径方向3/8D处到1/2D处的区域中的珠光体分数为VP2时，VP1和VP2满足下述关系式1和2，[关系式1]VP2/VP1≤1.4[关系式2]50≤(15VP1+VP2)/16≤80。

【技术特征摘要】
2017.05.29 KR 10-2017-00662711.一种强度和冷加工性优异的中碳线材，其特征在于：以重量％计，所述中碳线材包含C：0.30％～0.45％、Si：0.005％～0.4％、Mn：0.8％～1.8％、Cr：大于0％～小于等于1.5％、P：小于等于0.03％、S：小于等于0.03％、Sol.Al：0.01％～0.05％、Ti：0.005％～0.05％、B：0.0005％～0.005％、N：大于0％～小于等于0.01％、余量的Fe及其他不可避免的杂质，作为显微组织包含铁素体和珠光体，在垂直于线材长度方向的断面中，从所述线材的表面到直径(D)方向3/8D处的区域中的珠光体分数，以面积％计为VP1，从直径方向3/8D处到1/2D处的区域中的珠光体分数为VP2时，VP1和VP2满足下述关系式1和2，[关系式1]VP2/VP1≤1.4[关系式2]50≤(15VP1+VP2)/16≤80。2.根据权利要求1所述的强度和冷加工性优异的中碳线材，其特征在于：在垂直于长度方向的断面中，从所述线材的表面到直径方向3/8D处的区域中的珠光体平均片层间距(μm)为DL1，从直径方向3/8D处到1/2D处的区域中的珠光体平均片层间距为DL2时，DL1和DL2满足下述关系式3和4，[关系式3]DL1/DL2≤1.4[关系式4]0.1≤(15DL1+DL2)/16≤0.3。3.根据权利要求1所述的强度和冷加工性优异的中碳线材，其特征在于：所述线材其珠光体强度偏差满足下述关系式5，[关系式5]4.根据权利要求1所述的强度和冷加工性优异的中碳线材，其特征在于：在垂直于长度方向的断面中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：文东俊，金哈尼，柳根水，闵世泓，
申请(专利权)人：株式会社POSCO，
类型：发明
国别省市：韩国,KR