(57)【要約】【課題】本発明は、冷間加工用素材に用いられる鋼線材の製造方法に関するもので、より詳細には線材の状態で球状化熱処理を省略しても素材の強度が大幅に低く冷間加工が容易な反面、その後焼入れ処理により強度を大幅に上昇することができる冷間加工性及び焼入れ性に優れた鋼線材及びその製造方法に関するものである。【解決手段】本発明の鋼線材は、Ｃ：０．１〜０．４重量％、Ｓｉ：０．３〜１．５重量％、Ｍｎ：０．３〜１．７重量％、Ｐ：０．０１５重量％以下、Ｓ：０．０１５重量％以下、Ｃｒ：０．０５〜１．７重量％、Ａｌ：０．０５重量％以下、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０５重量％、Ｎ：０．０１５重量％以下、残部Ｆｅ及びその他不可避な不純物からなることを特徴とする。【選択図】図１
2009527638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．１〜０．４重量％、Ｓｉ：０．３〜１．５重量％、Ｍｎ：０．３〜１．７重量％、Ｐ：０．０１５重量％以下、Ｓ：０．０１５重量％以下、Ｃｒ：０．０５〜１．７重量％、Ａｌ：０．０５重量％以下、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０５重量％、Ｎ：０．０１５重量％以下、残部Ｆｅ及びその他不可避な不純物からなることを特徴とする冷間加工性及び焼入れ性に優れた鋼線材。
【請求項２】
前記ＴｉとＮの原子量比Ｔｉ／Ｎが１．３９以上で、ＢとＣｒの重量基準含量比Ｂ／Ｃｒが０．０４以下であることを特徴とする請求項１に記載の冷間加工性及び焼入れ性に優れた鋼線材。
【請求項３】
フェライトとパーライトからなる内部組織を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷間加工性及び焼入れ性に優れた鋼線材。
【請求項４】
前記内部組織のうちフェライトの分率が５０％以上であることを特徴とする請求項３に記載の冷間加工性及び焼入れ性に優れた鋼線材。
【請求項５】
前記内部組織のうちベイナイトとマルテンサイトの分率の和が０．５％以下であることを特徴とする請求項４に記載の冷間加工性及び焼入れ性に優れた鋼線材。
【請求項６】
関係式
ＴＳ（ＭＰａ）＝２５８＋９５９＊［Ｃ］＋１１２＊［Ｓｉ］＋１１１＊［Ｍｎ］＋５＊［Ｃｒ］＋４３９＊［Ｔｉ］−０．７＊［フェライト分率］
で表される引張強度が５９０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項５に記載の冷間加工性及び焼入れ性に優れた鋼線材。
【請求項７】
Ｃ：０．１〜０．４重量％、Ｓｉ：０．３〜１．５重量％、Ｍｎ：０．３〜１．７重量％、Ｐ：０．０１５重量％以下、Ｓ：０．０１５重量％以下、Ｃｒ：０．０５〜１．７重量％、Ａｌ：０．０５重量％以下、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０５重量％、Ｎ：０．０１５重量％以下、残部Ｆｅ及びその他不可避な不純物からなる鋼片を１０００〜１１００℃で加熱した後、圧延し、０．１〜５℃／ｓｅｃの冷却速度で５００℃以下の温度まで冷却することを特徴とする冷間加工性及び焼入れ性に優れた鋼線材の製造方法。
【請求項８】
前記圧延時、仕上げ圧延終了温度は８５０℃以下であることを特徴とする請求項７に記載の冷間加工性及び焼入れ性に優れた鋼線材の製造方法。
【請求項９】
前記ＴｉとＮの原子量比Ｔｉ／Ｎが１．３９以上で、ＢとＣｒの重量基準含量比Ｂ／Ｃｒが０．０４以下であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の冷間加工性及び焼入れ性に優れた鋼線材の製造方法。
【請求項１０】
前記製造された鋼線材は、関係式
ＴＳ（ＭＰａ）＝２５８＋９５９＊［Ｃ］＋１１２＊［Ｓｉ］＋１１１＊［Ｍｎ］＋５＊［Ｃｒ］＋４３９＊［Ｔｉ］−０．７＊［フェライト分率］
で表される引張強度が５９０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の冷間加工性及び焼入れ性に優れた鋼線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間加工用素材に用いられる鋼線材の製造方法に関するもので、より詳細には、線材状態で球状化熱処理を省略しても素材の強度が大幅に低く冷間加工が容易な反面、その後焼入れ処理により強度を大幅に上昇することができる冷間加工性及び焼入れ性に優れた鋼線材及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷間加工は、熱間加工や切削加工に比べ生産性が高いため、ボルト、ナット、ネジ等の機械部品や自動車部品等を効率的に製造する方法として広く用いられている。
【０００３】
上記のような冷間加工は、特別な昇温過程や切削過程なく、素材にそのまま鍛造加工を行うものであるため、上記冷間加工に用いられる鋼素材は冷間加工に適合な物性を有することが求められる。即ち、低い外力によっても十分に変形することができるように素材の引張強度が低いことが求められ、また、冷間で深加工時にも素材が破壊されないよう延性に優れることが求められる。
【０００４】
しかし、冷間加工により生産される部品は上述のように、主にボルト、ナット、ネジ等の機械部品や自動車部品であるため、高い強度を有することが求められる。
【０００５】
つまり、優れた冷間加工用素材は、冷間加工前には低い強度及び高い延性を有することが求められるが、最終製品では高い強度を有しなければならない。二つの性質は同時に満たすことができないものであるため、段階別に適切な処理をして、求められる物性を満たす必要がある。通常、冷間加工され最終製品の形状を有する部品は、強度を高めるために通常焼入れ過程を経る。焼入れにより部品の強度は上昇するようになるが、所望の強度規格を満たすために鋼材の内部には焼入れ性を高めることができる元素が適正水準含まれるようにする。
【０００６】
従来は、鋼の焼入れ性を向上させるために鋼材の内部に炭素を多量に含ませる方法を用いた。炭素は、代表的な焼入れ性向上元素で焼入れ熱処理により部品の強度は大幅向上するになる。
【０００７】
しかし、炭素が多量に含まれた鋼材は、焼入れ処理をしなくても硬度及び強度が高く冷間鍛造にそのまま用いるのには適切でないため、特別な処理が必要である。即ち、炭素が鋼材内部に固溶されている場合は、鋼材の固溶強化の原因となって鋼材の強度が上昇し、その結果冷間加工時、工具寿命を減少させる上、延性が足らず素材に亀裂が発生する等の問題が発生するようになる。
【０００８】
従って、上記炭素が多量に含まれた鋼材を冷間加工に用いる場合は、冷間加工時、炭素により加工性が減少することを防ぐために炭素を球状のセメンタイト形態で析出し、鋼の基地内部に炭素が固溶され固溶強化を起こすことを抑える工程が先行する必要がある。上記球状のセメンタイトを析出させる工程を球状化熱処理という。
【０００９】
そのため、炭素が多量に含まれた鋼線材を用いて高強度の部品に加工するためには、球状化熱処理−冷間加工−焼入れ過程を経るようになり、最終的に鋼部品の靭性を向上させるために焼頓熱処理を行う場合もある。
【００１０】
しかし、上記球状化熱処理のためには数時間〜数十時間の熱処理時間がかかるため、生産性が低下する上、製造費用が上昇する問題が発生する可能性があるため、球状化熱処理はなるべく省略したほうが好ましい。
【００１１】
上記のような問題点を解決するために、特許文献１は重量％でＢ：０．００５５％以下、Ｚｒ：０．０３５％以下のうち、少なくとも一方を含み、またＮ：０．０００５〜０．００７０％を含むと共に、Ｂ、Ｚｒ及びＮが−０．００１≦［Ｎ］−１．３［Ｂ］−０．１５［Ｚｒ］≦０．００２０を満たすことにより、フェライト結晶粒の微細化を抑制することを特徴とする室温又は加工発熱領域の変形抵抗の上昇が抑制される鋼線材の製造方法を提示している。
【００１２】
この技術の場合、ＢやＺｒを添加して固溶Ｃ及び固溶Ｎを固定化しフェライト結晶粒の微細化を抑制して冷間加工時、変形抵抗の上昇を抑制することを特徴とする。しかし、球状化熱処理が省略された鋼材の冷間加工で最も重要なことは、冷間加工前の素材の引張強度であるが、この発明はこのような点を見過ごしているという問題を有している。即ち、冷間加工前、素材の引張強度が低いほど変形エネルギーが低くなり加工に有利になるが、フェライト結晶粒、微細化の抑制のみでは素材の強度を低下させるのに限界があり、その結果、球状化熱処理を実施せず、冷間加工するとき、工具寿命の低下や素材に亀裂が発生するという問題がある。
【００１３】
【特許文献１】日本特開２００１−３０３１８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記の問題を解消するためのもので、球状化熱処理を行わなくても十分に低い強度を有し冷間加工に有利である上、その後焼入れ処理時強度が大幅に向上することができる冷間加工性及び焼入れ性に優れた鋼線材及びこのような鋼線材を製造する方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明の鋼線材は、Ｃ：０．１〜０．４重量％、Ｓｉ：０．３〜１．５重量％、Ｍｎ：０．３〜１．７重量％、Ｐ：０．０１５重量％以下、Ｓ：０．０１５重量％以下、Ｃｒ：０．０５〜１．７重量％、Ａｌ：０．０５重量％以下、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０５重量％、Ｎ：０．０１５重量％以下、残部Ｆｅ及びその他不可避な不純物からなることを特徴とする。
【００１６】
このとき、上記ＴｉとＮの原子量比Ｔｉ／Ｎが１．３９以上で、ＢとＣｒの重量基準含量比Ｂ／Ｃｒが０．０４以下であることが好ましい。
【００１７】
そして、上記鋼線材はフェライトとパーライトからなる内部組織を有することがよい。
【００１８】
このとき、上記内部組織のうちフェライトの分率が５０％以上であることが効果的である。
【００１９】
また、上記内部組織のうちベイナイトとマルテンサイトの分率の和が０．５％以下であることが好ましい。
【００２０】
上記鋼線材の冷間加工性を確保するためには、関係式
ＴＳ（ＭＰａ）＝２５８＋９５９＊［Ｃ］＋１１２＊［Ｓｉ］＋１１１＊［Ｍｎ］＋５＊［Ｃｒ］＋４３９＊［Ｔｉ］−０．７＊［フェライト分率］
で表される引張強度が５９０ＭＰａ以下であることがよい。
【００２１】
上記の有利な効果を有する鋼線材を製造するための本発明の製造方法は、Ｃ：０．１〜０．４重量％、Ｓｉ：０．３〜１．５重量％、Ｍｎ：０．３〜１．７重量％、Ｐ：０．０１５重量％以下、Ｓ：０．０１５重量％以下、Ｃｒ：０．０５〜１．７重量％、Ａｌ：０．０５重量％以下、Ｂ：０．００１〜０．００５重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．０５重量％、Ｎ：０．０１５重量％以下、残部Ｆｅ及びその他不可避な不純物からなる鋼片を１０００〜１１００℃で加熱した後、圧延し、０．１〜５℃／ｓｅｃの冷却速度で５００℃以下の温度まで冷却することを特徴とする。
【００２２】
そして、上記圧延時、仕上げ圧延終了温度は８５０℃以下であることがよい。
【００２３】
また、上記ＴｉとＮの原子量比Ｔｉ／Ｎが１．３９以上で、ＢとＣｒの重量基準含量比Ｂ／Ｃｒが０．０４以下のとき、本発明の鋼線材の有利な効果を確保することに効果的である。
【００２４】
そして、上記製造された鋼線材は、関係式
ＴＳ（ＭＰａ）＝２５８＋９５９＊［Ｃ］＋１１２＊［Ｓｉ］＋１１１＊［Ｍｎ］＋５＊［Ｃｒ］＋４３９＊［Ｔｉ］−０．７＊［フェライト分率］
で表される引張強度が５９０ＭＰａ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
上述のように、本発明による場合は、冷間加工のための熱処理工程を省略しても冷間圧組成に優れた鋼部品及びその製造方法を提供することができる。
【００２６】
本発明により製造された鋼部品は、機械部品、自動車部品、建築構造用材料等高強度が求められる多様な分野に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下で、本発明を詳細に説明する。
【００２８】
本発明の発明者は、本発明の鋼線材を製造するに先立って、本発明で目的とする鋼線材の好ましい物性として引張強度が５９０ＭＰａ以下で、焼入れによる強度の上昇量が１００ＭＰａ以上でなければならないことを把握し、上記のような条件を満たす鋼線材及びその製造方法を確立しようとした。
【００２９】
（鋼線材の組成）
本発明で提供する鋼線材は、冷間加工性及び焼入れ性の向上のため、以下で規定した範囲で各成分元素を含む必要がある。以下で説明する各成分元素の含量は、特別な表示がない限り、全て重量％を示すものである。本発明者らは、線材状態では球状化熱処理を行わなくても冷間鍛造性を高めるために、低い強度を有し、焼入れ焼き戻しされた後には、高い引張強度を有することができるようにするためには鋼材の焼入れ性が大きく向上されることができる組成を有することが重要であるということが分かった。
【００３０】
このため、図１にグラフで示したように、複数の主要元素を含む鋼成分系に対して焼入れ性の向上効果を確認するために８８０℃で加熱し油冷させる方式で、予備試験した結果、主要元素に、Ｃ−Ｓｉ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｂが共に含まれている鋼成分界の焼入れ性が最もよいということが分かった。グラフに示された焼入れ性は、焼入れ前の線材の硬度対比焼入れ焼き戻しされた部品の硬度が何％上昇したかを示す指標である。
【００３１】
Ｃ：０．１〜０．４重量％
炭素（Ｃ）が過多に添加されると、鋼の冷間加工性が減少するようになるため、適切な範囲で添加される必要がある。即ち、若し炭素含量が０．４重量％を超える場合は、パーライト分率が５０％以上になり、冷間加工性を減少させる。逆に炭素含量が低すぎて０．１重量％未満の場合は焼入れ性が減少し最終製品の素材の強度や疲労強度等が悪化する。従って、炭素含量は０．１〜０．４重量％であることが好ましい。
【００３２】
Ｓｉ：０．３〜１．５重量％
ケイ素（Ｓｉ）は、通常、製鋼過程で脱酸を行う上、製品段階では製品強度を確保する役割をする。しかし、上記Ｓｉの含量が１．５重量％以上であれば、冷間加工時、変形抵抗を大きく増加させ、冷間圧組成を急激に落とすため好ましくなく、含量が０．３重量％以下になると、焼入れ焼き戻し処理後、最終製品で必要とする強度を得ることが困難である上、圧延後鋼材内部のフェライト分率が５０％以上になることが困難であるため、ケイ素はその含量を０．３−１．５重量％に設定することが好ましい。
【００３３】
Ｍｎ：０．３〜１．７重量％
マンガン（Ｍｎ）は鋼の焼入れ性を増加させ、衝撃靭性を低下させることなく鋼の強度を高める。添加量が０．３重量％以下であればこのような効果を得ることが困難で、添加量が１．７重量％以上になると、熱間圧延後、線材引張強度が過多に増加して冷間圧組成を減少させるため、マンガンの添加範囲は０．３−１．７重量％に制限することが好ましい。
【００３４】
Ｐ：０．０１５重量％以下
リン（Ｐ）は粒界に偏析され鋼の靭性及び水素破壊抵抗性を落とすため、その含量を０．０１５重量％以下に制限することが好ましい。
【００３５】
Ｓ：０．０１５重量％以下
硫黄（Ｓ）は粒界に偏析され鋼の靭性及び水素破壊抵抗性を減少させるため、その含量を０．０１５重量％以下に制限することが好ましい。
【００３６】
Ｃｒ：０．０５〜１．７重量％
クロム（Ｃｒ）は、鋼の焼入れ性を増加させ焼入れ処理後、安定的なマルテンサイト組織を得ることができるように、マルテンサイトの急激な軟化を抑制し鋼の強度を増加させる作用をする元素で、その含量が少ないとこのような効果を得ることが困難で、添加量が多いとその効果が飽和されるため、上記クロムの含量は０．０５−１．７重量％に設定することが好ましい。
【００３７】
Ａｌ：０．０５重量％以下
アルミニウム（Ａｌ）は、脱酸に有用な元素であるため、０．０５％以下までは添加することができる。
【００３８】
Ｂ：０．００１〜０．００５重量％
ボロン（Ｂ）は少量の添加で焼入れ性を大幅に向上させる元素であるため、炭素量を減少させても、同じ鋼の中で焼入れ性を得ることができる。０．００５重量％以上か、０．００１重量％以下の添加の場合、焼入れ性が急激に落ちるため、上記ボロンの量は０．００１〜０．００５重量％に設定することが好ましい。
【００３９】
Ｔｉ：０．０１〜０．０５重量％
チタニウム（Ｔｉ）は、窒素を固定させボロンの焼入れ性効果を確保するために必要な元素で焼入れ処理時、過熱するときオーステナイトの結晶粒成長を抑制し製品の疲労破綻を抑制することができる。このような効果を発揮させるためには少なくとも０．０１重量％以上含ませる必要がある。また、０．０５重量％を超える場合はＴｉ系析出物及び固溶による線材強度の上昇及び冷間圧組成に問題が発生する。従って、チタニウムの含量は０．０１〜０．０５％が好ましい。
【００４０】
Ｎ：０．０１５重量％以下
窒素は、ボロンと反応しＢＮを形成しやすい元素である。従って、窒素の含量はなるべく低いことがよく、０．０１５重量％を超えて含まれると十分な焼入れ効果を得ることが困難である。
【００４１】
Ｔｉ／Ｎ：１．３９以上（原子数比、以下省略）
上述のように、窒素はボロンと結合し有効ボロン量（Ｂｅｆｆ）を減少させて鋼線材の焼入れ性を害する元素であるため、なるべく少なく含まれることが好ましい。しかし、窒素は製鋼段階で容易に除去することができる元素ではないため、他の方法で窒素の活動度を減少させることが効果的である。即ち、窒素と親和力を有する元素にチタニウムを挙げることができるが、上記チタニウムが窒素と共に含まれている場合、ＴｉＮ等を形成し窒素の活動度を減少させることができる。窒素の活動度が減少する場合、ＢＮを形成させる駆動力が弱くなるため、結局、有効ボロン量が高くなり鋼線材の焼入れ性の向上に効果的である。上記のように窒素の活動度を減少させ有効ボロン量を増大させるためにはＴｉ／Ｎの比率が１．３９以上である必要がある。若し、Ｔｉ／Ｎが１．３９未満の場合十分な窒素の固定効果が表れず焼入れ性の向上効果が十分でなくなるからである。
【００４２】
Ｂ／Ｃｒ：０．０４以下（重量比、以下省略）
本発明の発明者らは、鋼線材の焼入れ性を高めるための因子に対して研究した結果、ボロンが単独で含まれている場合よりクロムと共に含まれている場合の方が、焼入れ性の向上効果が優れるということが分かった。上記のクロムとボロンの関係はＢ／Ｃｒの比で０．０４以下であることが好ましい。
【００４３】
（組織）
本発明で対象とする鋼線材は、内部にフェライトが面積分率で５０％以上含まれることが好ましい。即ち、若しフェライト以外の組織が５０％以上含まれる場合は鋼材の強度が増加し加工性が悪化するためである。特に、マルテンサイトとベイナイトは面積分率の和が０．５％以下であることが好ましい。上記マルテンサイトとベイナイトのような硬質組織が鋼線材の段階で形成される場合、線材の加工性を著しく落とすためである。従って、本発明で提供される鋼線材の好ましい内部組織はフェライト、パーライト等を主に含む組織で、フェライトの面積比率が５０％以上で、残りのパーライト等を含みマルテンサイトとベイナイトの面積比率の和は０．５％以下の組織である。
【００４４】
（製造方法）
上述したように、本発明で目的とする５０％以上のフェライト及び０．５％以下のベイナイト＋マルテンサイト、残りパーライトの微細組織を得るためには、以下のような線材の製造条件にしなければならい。鋼片の加熱温度は通常の線材の過熱温度で１０００〜１１００℃の範囲にし、仕上げ圧延温度は圧延中の素材のオーステナイトの結晶粒を微細化するために、最終圧延後、素材の温度が８５０℃以下で熱間圧延されなければならない。圧延された素材は、微細化された結晶粒からフェライトの核生成を促し、線材の冷却中、フェライト分率を増大させるために５００℃まで０．１〜５℃／ｓｅｃで冷却する必要がある。
【００４５】
鋼片再加熱温度：１０００〜１１００℃
鋼片の再加熱温度は１０００〜１１００℃範囲であることが好ましい。これは通常の線材加熱操業と同一条件である。
【００４６】
線材の冷却速度：０．０１〜５℃／ｓｅｃ
鋼片を線材形状で熱間圧延した後、冷却時の線材冷却速度は、０．０１〜５℃／ｓｅｃであることが好ましい。即ち、上述したように本発明の鋼部品は冷間加工により製造されるもので、冷間加工前の線材強度が高すぎると変形抵抗が高くなり、ダイスの寿命が低下する等の問題が発生する可能性がある。従って、線材はなるべく徐々に除冷パターンで冷却することが好ましい。若し、線材冷却速度が５℃／ｓｅｃ以上の場合には上述したように線材の強度が高くなり冷間加工時不利で、冷却速度の下限を０．０１℃／ｓｅｃに限定した理由は現実的にその以下の冷却速度で鋼材を冷却することが困難であるためである。
【００４７】
線材の冷却停止温度：５００℃以下
線材を冷却する時５００℃以下までは上記で限定した冷却速度で制御冷却を行わなければならない。線材の温度が５００℃以下になると、これ以上内部組織の変化や強度上昇の要因がなく、続けて除冷条件を維持する場合、生産性が悪くなるため、制御冷却は５００℃以下で停止する。
【００４８】
上記のような線材の製造方法で線材の仕上げ圧延温度は８５０℃以下の温度で圧延することがより好ましい。仕上げ圧延温度を上記範囲に制限する理由は微細な結晶粒を得るためであり、８５０℃を超える温度で仕上げ圧延する場合は結晶粒が粗大化する。結晶粒が粗大である場合、その後冷却過程でフェライト核生成の場所が減少しフェライトの分率が増加し、また、マルテンサイトとベイナイトの分率が増加するため、好ましくない。
【００４９】
上記の全ての条件で線材を製造する場合、引張強度が５９０ＭＰａ以下の線材を得ることができる。
【実施例】
【００５０】
（実施例）
以下、下記の実施例に基づき本発明をより具体的に説明する。但し、下記の実施例は本発明をより詳細に説明するためのもので、本発明の権利範囲を制限するためのものではない。
【００５１】
表１は実施例と比較例の成分を示す。全ての場合、Ｐ、Ｓは製鋼作業時０．０２重量％以下になるように管理して製造した。
【００５２】
【表１】
2009527638.tif 000003
【００５３】
上記表１中、実施例１乃至実施例７は、本発明で規定する条件を全て満たす組成を有しているものを示したものである。
【００５４】
しかし、比較例１の場合は、ＣとＳｉ含量が規定値から外れ本発明で有利に添加するＣｒ、Ｂ、Ｔｉ等を全く添加しない場合を示す。比較例２は、Ｔｉ含量が上限を超える場合を示し、比較例３と比較例５はＳｉ含量が本発明の規定に達していない場合を示し、比較例４はＳｉとＴｉ含量が本発明の規格から外れる場合を示す。そして、比較例６はＣｒが添加されていない場合を、比較例７はＢとＴｉが添加されていない場合を示す。
【００５５】
上記表１の成分を有する素材から表２の条件で線材の製造をした。
【００５６】
【表２】
2009527638.tif 000004
【００５７】
上記条件中、本発明の組成に該当しない比較例１乃至比較例６は全て本発明の製造方法で製造し組成上の効果を比較した。但し、比較例１は冷却停止温度を本発明で規定した５００℃より高い温度にした場合で冷却停止温度の効果も比較した。
【００５８】
又、実施例中でも製造条件の影響を観察するために実施例４と実施例５は、仕上げ圧延温度が非常に高い場合について試験した結果を示した。
【００５９】
実施例１乃至実施例３及び実施例６と実施例７は、本発明で規定する条件を全て満たす製造方法を示したものである。
【００６０】
上記条件で製造された線材に対して物性分析をした結果及び上記線材を用いて特別な球状化熱処理なく冷間鍛造してボルト形状に加工した後、焼入れ焼き戻しした結果を表３に示した。焼入れ条件と焼き戻し条件は本発明では特に限定されず、通常のボルト焼入れ、焼き戻し条件に合わせて実施すればよい。
【００６１】
【表３】
2009527638.tif 000005
【００６２】
上記表３で分かるように、本発明で規定する組成と本発明の製造条件を全て満たす実施例１乃至実施例３及び実施例６と実施例７の場合は、フェライト分率が５０％を超えてベイナイト＋マルテンサイト分率が０．５％未満の組織を有する。このような場合、線材の引張強度は全て５５０ＭＰａ以下で、ダイス一つで製造可能なボルト数が９９０００回を上回るもので、特別な球状化熱処理なくそのまま冷間鍛造加工するのに適合な物性を有する。
【００６３】
しかし、本発明の組成を満たしても線材の仕上げ圧延温度が高かった実施例４及び実施例５の場合は粗大な結晶粒によりフェライトの分率が減少しベイナイト＋マルテンサイトの分率が増加し冷間鍛造性が減少する問題点を見せた。
【００６４】
そして、本発明の組成を満たさない比較例１乃至比較例７の場合は本発明で規定する全ての製造条件に従い製造されたが、内部にマルテンサイトとベイナイトが多量に形成されている上、線材の強度が６００ＭＰａ以上に高いため、そのまま冷間鍛造を実施することが困難であるということが分かる。また、これらを用いて冷間加工する時、ダイスの寿命も著しく減少するということが分かりその後焼入れ焼き戻し後の強度の上昇量もそれ程高くないことが分かる。
【００６５】
上記結果を総合すると、フェライト分率が増加する程、そしてマルテンサイトとベイナイトの分率和が減少する程、線材の冷間圧組成が増加することが分かる。冷間圧組成を確保することができる適切なフェライト分率は５０％以上、ベイナイトとマルテンサイトの分率和は０．５％以上であることが確認できた。
【００６６】
図２に本発明により製造された実施例１と通常冷間鍛造用鋼に開発された鋼で球状化熱処理を経た後、冷間鍛造に用いられるＳＷＲＣＨ４５という規格の鋼のダイスの寿命を比較した結果をグラフに示した。グラフで分かるように球状化熱処理を実施した鋼に比べ本発明により製造された実施例１の結果は、略同等な水準と示され、これにより本発明の鋼線材及びその製造方法が優れていることが確認できた。
【００６７】
また、図１に各組成の影響を観察するために設計成分系別焼入れ性を比較した結果を示した。図１のＣ−Ｍｎは比較例１、Ｃ−Ｍｎ−Ｂは比較例６、Ｃ−Ｍｎ−Ｃｒは比較例７、そしてＣ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｂは実施例２を夫々示す。図１で分かるように、実施例２の場合が焼入れ性が最も優れていることが分かる。
【００６８】
本発明者らは、上記結果を綜合して線材の引張強度と鋼組成の影響を観察した結果、下記の関係式のような回帰式を得ることができた。
【００６９】
ＴＳ（ＭＰａ）＝２５８＋９５９＊［Ｃ］＋１１２＊［Ｓｉ］＋１１１＊［Ｍｎ］＋５＊［Ｃｒ］＋４３９＊［Ｔｉ］−０．７＊［フェライト分率］
【００７０】
上記の回帰式を利用する場合、線材の段階における引張強度をある程度は予め予測することができるので、これに合わせて組成と製造方法を予め選び線材の製造に用いることができる。従って、本発明で目的とする５９０ＭＰａ以下の線材の製造に効果的である。上記回帰式からみて、線材の引張強度を低めるためにはＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ等の含量を制限する必要がある。しかし、このような元素を制限する場合、焼入れ性が確保されないため、ボルト加工後の強度確保が難しいという矛盾が発生する。このような問題を解決するために、本発明で選んだ元素がＢで、この元素は線材の引張強度を上昇させず、ボルトの強度確保に有用な元素である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】発明鋼と従来鋼の冷間ダイスの寿命を比較した結果を示したグラフである。
【図２】発明鋼と比較鋼の焼入れ性を比較した結果を示したグラフである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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