冷加工用機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種冷加工用機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，含有C、Si、Mn、P、S、Al、N及Cr，余量是鐵和不可避免的雜質(zhì)，金屬組織具有珠光體和先共析鐵素體，珠光體和先共析鐵素體相對(duì)于全部組織的合計(jì)面積率為90％以上，并且先共析鐵素體的面積率A與由下式(1)表示的Ae具有A＞Ae的關(guān)系，先共析鐵素體及珠光體中的鐵素體的平均粒徑為15～25μm。Ae＝(0.8-Ceq)×96.75…(1)。其中，在式(1)中，Ceq＝[C]+0.1×[Si]+0.06×[Mn]+0.11×[Cr]，[(元素名)]的意思是各元素的含量(質(zhì)量％)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】冷加工用機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于汽車(chē)用部件、建筑機(jī)械用部件等各種部件的制造的冷加工用機(jī)械 結(jié)構(gòu)用鋼，特別是涉及球狀化退火后的變形抗力低且冷加工性優(yōu)異的鋼材及其制造方法。 更具體地說(shuō)，本發(fā)明以用于例如通過(guò)冷鍛、冷鐓、冷滾軋等冷加工而制造的汽車(chē)用部件、建 筑機(jī)械用部件等各種部件（例如，螺栓、螺釘、螺母、承窩、球窩接頭、內(nèi)管、扭力桿、離合器 蓋、保持架、機(jī)架、輪轂、蓋子、外殼、軸承墊圈、梃桿、軸鞍、閥、內(nèi)殼、離合器、套筒、外座圈、 鏈輪、鐵芯、定子、鐵砧、十字叉、搖臂、底盤(pán)、凸緣、滾筒、接頭、連接器、滑輪、金屬零件、軛、 配帽、氣門(mén)挺桿、火花塞、小齒輪、轉(zhuǎn)向軸、共軌系統(tǒng)等機(jī)械部件、傳送部件等）的高強(qiáng)度機(jī) 械結(jié)構(gòu)用線材和棒鋼為對(duì)象，在制造上述的各種機(jī)械結(jié)構(gòu)用部件時(shí)的室溫和加工放熱區(qū)域 的變形抗力低，并且可抑制金屬模具和原材的裂紋，從而能夠發(fā)揮出優(yōu)異的冷加工性。

【背景技術(shù)】
[0002] 在制造汽車(chē)用部件、建筑機(jī)械用部件等各種部件時(shí)，出于賦予碳鋼、合金鋼等的熱 軋材以冷加工性的目的，會(huì)在實(shí)施球狀化退火處理之后進(jìn)行冷加工，其后實(shí)施切削加工等 而成形為規(guī)定的形狀后，而進(jìn)行淬火回火處理，以進(jìn)行最終的強(qiáng)度調(diào)整。
[0003] 近年來(lái)，部件形狀有復(fù)雜化、大型化的傾向，隨之而來(lái)的是在冷加工工序中，存在 使鋼材更軟質(zhì)化，以防止鋼材的裂紋和使金屬模具壽命提高這樣的要求。為了使鋼材更軟 質(zhì)化，實(shí)施更長(zhǎng)時(shí)間的球狀化退火處理也是方法之一，但從節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā)，使熱處理時(shí)間 過(guò)長(zhǎng)有問(wèn)題。
[0004] 迄今為止，也提出有幾個(gè)用于促進(jìn)球狀化的鋼材。例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)，具 有先共析鐵素體和珠光體，平均晶粒直徑為6?15 μ m，并且先共析鐵素體的體積率在規(guī)定 范圍的鋼線材，能夠使迅速的球狀化退火處理和冷鍛性兼顧。但是，使組織微細(xì)的情況下， 雖然可實(shí)現(xiàn)球狀化退火處理時(shí)間的縮短化，但是進(jìn)行10?30小時(shí)左右的通常的球狀化退 火處理時(shí)的原材的軟質(zhì)化不充分。
[0005] 另一方面，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，公開(kāi)有一種通過(guò)特定位錯(cuò)胞的大小和鐵素體結(jié)晶粒 度編號(hào)，從而在熱軋的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)軟質(zhì)化的技術(shù)。但是，這一技術(shù)對(duì)于進(jìn)一步軟質(zhì)化來(lái)說(shuō)也 還不充分。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2000-119809號(hào)公報(bào)
[0009] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本專(zhuān)利第3474545號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明所要解決的課題
[0011] 本發(fā)明是在這樣的狀況之下完成的，其目的在于，提供一利通過(guò)通常的球狀化退 火處理，就能夠?qū)崿F(xiàn)充分的軟質(zhì)化的冷加工用機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼及其制造方法。本發(fā)明特別是 -- - 丄1火 以含有Cr等合金元素的合金鋼為對(duì)象。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]達(dá)成上述目的的本發(fā)明是一種冷加工用機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，含有c : 0_2?0.6% (表示質(zhì)量％。以下、涉及化學(xué)成分組成均同 1.5%、卩：0_03(%以下（不含〇%)、5:〇.〇〇1?〇.〇5%、八1:0_01?〇.1%、]\} :〇.〇15%以下 (不含0% )、及Cr :大于〇· 5%且2. 0%以下，余量是鐵和不可避免的雜質(zhì)，金屬組織具有珠 光體和先共析鐵素體,珠光體和先共析鐵素體相對(duì)于全部組織的合計(jì)面積率為9〇%以上， 并且先共析鐵素體的面積率A與下式C〇所代表的 Ae具有A > Ae的關(guān)系，先共析鐵素體 及珠光體中的鐵素體的平均粒徑為15?25 μ m。
[0014] Ae = (0. 8-Ceq) X96. 75. . . (1)
[0015] 其中，在式⑴中，Ceq = [C]+0. IX [Si]+0. 06X [Μη]+0· 11X [Cr],[(元素名）] 的意思是各元素的含量（質(zhì)量％ )。 '
[0016]本發(fā)明的冷加工用機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，也優(yōu)選根據(jù)需要還含有選自Mo :1%以下（不含 0% )、Ni :3% 以下（不含 〇% )、Cu :0· 25% 以下（不含 0% )、B :0.010% 以下（不含 〇% )、 Ti :0· 2%以下（不含0% )、Nb :0· 2%以下（不含0% )及V :0· 5%以下（不含〇% )中的 一'種以上。
[0017]本發(fā)明還包含上述冷加工用機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法，具體來(lái)說(shuō)其特征在于，對(duì) 于具有上述任意一種化學(xué)成分組成的鋼，以850?1100?終乳后，
[0018] ⑴以l〇°C /秒以上的平均冷卻速度冷卻至720?78(TC，
[0019] (ii)其后，以1°C /秒以下的平均冷卻速度冷卻至680°C以上，
[0020] (iii)再以〇. 5? /秒以下的平均冷卻速度冷卻至640°C以下。
[0021] 發(fā)明效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)檫m當(dāng)?shù)卣{(diào)整了各種成分，并且成為具有珠光體和先共析鐵素體 9〇面積％以上的組織，進(jìn)一步使鐵素體（先共析鐵素體和珠光體中的鐵素體）晶粒直徑及 先共析鐵素體的面積率處于規(guī)定范圍，所以能夠?qū)崿F(xiàn)球狀化退火后的軟質(zhì)化，能夠提供適 合冷加工的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明的鋼材，在如下幾點(diǎn)具有特征：（i)是具有珠光體和先共析鐵素體的組織， 珠光體及先共析鐵素體相對(duì)于全部組織的合計(jì)面積率為90%以上；（ii)先共析鐵素體的 面積率超過(guò)平衡先共析鐵素體量的75%;以及（iii)先共析鐵素體及珠光體中的鐵素體的 平均粒徑為15?25 μ m。
[0024] (i)關(guān)于金屬組織是具有珠光體和先共析鐵素體的組織，以及這些組織相對(duì)于全 部組織的合計(jì)面積率
[0025] 金屬組織含有貝氏體和馬氏體等的微細(xì)的組織時(shí)，即使進(jìn)行一般的球狀化退火， 球狀化退火后，仍會(huì)由于貝氏體和馬氏體的影響致使組織微細(xì)，軟質(zhì)化變得不充分。因此， 金屬組織為具有珠光體和先共析鐵素體的組織，將其合計(jì)面積率定為90面積％以上。珠光 體和先共析鐵素體的合計(jì)面積率優(yōu)選為95面積％以上，更優(yōu)選為97面積％以上。還有，作 為珠光體和先共析鐵素體以外的金屬組織，可列舉例如在制造過(guò)程中能夠生成的馬氏體和 貝氏體等，但是，若這些組織的面積率變高，則強(qiáng)度變高而冷加工性劣化，所以優(yōu)選盡可能 不含有。因此，最優(yōu)選珠光體和先共析鐵素體的合計(jì)面積率為100面積％。
[0026] (ii)關(guān)于先共析鐵素體的面積率
[0027] 在本發(fā)明中，通過(guò)盡可能多地確保球狀化退火前的先共析鐵素體的面積率，在球 狀化退火前預(yù)先使?jié)B碳體局部化，經(jīng)由球狀化退火，滲碳體的球狀化得到促進(jìn)，從而能夠?qū)?現(xiàn)軟質(zhì)化。本發(fā)明人們從使先共析鐵素體析出至平衡量程度這一觀點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行研究，基于 實(shí)驗(yàn)明確了平衡先共析鐵素體量由（0.8-Ceq)X 129表示。此外還發(fā)現(xiàn)，為了在球狀化退火 的后實(shí)現(xiàn)軟質(zhì)化，只要確保超過(guò)前述的平衡先共析鐵素體量的75%的量的先共析鐵素體量 即可。即，本發(fā)明的先共析鐵素體的面積率A與由下式（1)表示的Ae具有A >Ae的關(guān)系。
[0028] Ae = (0. 8-Ceq) X 129 X 0· 75
[0029] = (0. 8-Ceq) X96. 75. . . (1)
[0030] 其中，在式（1)中，Ceq= [C]+0_lX[Si]+0.06X[Mn]+0.11X[Cr]，[(元素名）] 的意思是各兀素的含量（質(zhì)量％)。
[0031] 先共析鐵素體的面積率A(% )滿足如下關(guān)系，優(yōu)選為A(% )彡Ae(% )+0. 5(% )， 更優(yōu)選為A(%)彡Ae(%)+1.0(%)，特別優(yōu)選為A(%)彡Ae(%)+1.5(%)。另外該面 積率A(% )也可以滿足例如A(% )彡Ae(% )+5(% )，特別是A(% )彡Ae(% )+3(% )的 關(guān)系。
[0032] (iii)關(guān)于先共析鐵素體及珠光體中的鐵素體的平均粒徑
[0033] 先共析鐵素體及珠光體中的鐵素體的平均粒徑為15 μ m以上。如此，可以實(shí)現(xiàn)球 狀化退火后的軟質(zhì)化。另一方面，若所述平均粒徑過(guò)大，則在通常的球狀化退火中，再生珠 光體等的強(qiáng)度增加，軟質(zhì)化變得困難。因此，先共析鐵素體及珠光體中的鐵素體的平均粒徑 為25 μ m以下。所述平均粒徑的下限優(yōu)選為16 μ m以上，更優(yōu)選為17 μ m以上，優(yōu)選的上限 為23 μ m以下，更優(yōu)選為21 μ m以下。
[0034] 測(cè)定所述平均粒徑時(shí)，以相鄰的2個(gè)晶粒的取向差大于15。的大角晶界所包圍的 鐵素體（先共析鐵素體及珠光體中的鐵素體）晶粒（bcc-Fe晶粒）為對(duì)象。這是由于，在 取向差為15°以下的小角晶界中，球狀化退火帶來(lái)的影響小。通過(guò)使取向差大于 15。的大 角晶界所包圍的所述鐵素體晶粒的大小為上述范圍，能夠在球狀化退火后實(shí)現(xiàn)充分的軟質(zhì) 化。
[0035]所謂上述平均粒徑，意思是換算成相同面積的圓時(shí)的直徑（當(dāng)量圓直徑）的平 均值。另外，所述取向差稱(chēng)為"偏移角"或"斜角"，取向差的測(cè)定采用EBSP法（Electron Backscattering Pattern 法）即可。
[0036]接下來(lái)，對(duì)于本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼的化學(xué)成分組成進(jìn)行說(shuō)明。
[0037] C:0.2 ?0.6%
[0038] C是在確保鋼的強(qiáng)度（最終制品的強(qiáng)度）上有用的元素。為了發(fā)揮這樣的效果，將 C量定為0.2%以上。C量?jī)?yōu)選為0.25%以上，更優(yōu)選為0.30%以上。另一方面，若c量過(guò) 剩，則強(qiáng)度過(guò)高，冷加工性降低。因此將C量定為0.6%以下。C量?jī)?yōu)選為0. 55%以下，更優(yōu) 選為〇· 50%以下。
[0039] Si :〇.〇1 ?0.5%
[0040] Si具有脫氧作用，并且是通過(guò)固溶硬化對(duì)最終制品的強(qiáng)度提高上有效的元素。為 了有效地發(fā)揮這樣的作用，將Si量定為〇· 01 %以上。Si量?jī)?yōu)選為0. 02%以上，更優(yōu)選為 0· 〇3%以上（特別是0. 05%以上）。另一方面，若Si量過(guò)剩，貝[J硬度過(guò)度上升而冷加工性 劣化。因此，將Si量定為0.5%以下。Si量?jī)?yōu)選為0.45%以下，更優(yōu)選為0.40%以下。 [0041] Mn :0.2 ?1.5%
[0042] Μη是通過(guò)淬火性的提高，從而對(duì)于使最終制品的強(qiáng)度增加有效的元素。為了有效 地發(fā)揮這樣的作用，將Μη量定為0· 2 %以上。Μη量?jī)?yōu)選為〇· 3 %以上，更優(yōu)選為〇· 4 %以上。 另一方面，若Μη量過(guò)剩，則硬度過(guò)度上升而冷加工性劣化。因此，將Μη量定為l 以下。 Μη量?jī)?yōu)選為1. 1 %以下，更優(yōu)選為0.9%以下。
[0043] P :0.03%以下（不含 0%)
[0044] P是鋼中不可避免地包含的元素，在鋼中發(fā)生晶界偏析，是成為延展性劣化的原因 的元素。因此，P量抑制在0.03%以下。P量?jī)?yōu)選為0.02%以下，更優(yōu)選為0.015%以下。 優(yōu)選P越少越好，但從制造工序上的制約出發(fā)，通常含有0· 001 %左右。
[0045] S :0. 001 ?0. 05%
[0046] S是鋼中不可避免地包含的元素，在鋼中作為MnS存在，使延展性劣化，因此是對(duì) 冷加工有害的元素。因此，S量抑制在0· 05%以下。S量?jī)?yōu)選為〇· 04%以下，更優(yōu)選為〇· 03% 以下。但是，因?yàn)镾具有使切削性提高的作用，所以含有〇·〇〇:%#上是有用的。s量?jī)?yōu)選 為0. 002%以上，更優(yōu)選為0· 003%以上。
[0047] A1 :0.01 ?0.1%
[0048] A1作為脫氧元素有用，并且對(duì)于將存在于鋼中的固溶N作為A1N固定是有用的元 素。為了有效地發(fā)揮這樣的作用，將A1量定為0.01 %以上。A1量?jī)?yōu)選為0.013%以上，更 優(yōu)選為0.015%以上。另一方面，若A1量過(guò)剩，則A1203過(guò)剩生成而使冷加工性劣化。因此， A1量定為0· 1%以下。A1量?jī)?yōu)選為0.090%以下，更優(yōu)選為〇_080%以下。
[0049] N :0.015% 以下（不含 0% )
[0050] N是在鋼中不可避免地包含的元素，若鋼中含有固溶N，則招致應(yīng)變時(shí)效造成的 硬度上升及延展性降低，使冷加工性劣化。因此，將N量定為0.015%以下。N量?jī)?yōu)選為 0. 013%以下，更優(yōu)選為〇· 010%以下。優(yōu)選N量越少越好，但由于制造工序上的制約，通常 含有0.001%左右。
[0051] Cr:大于 0.5%且 2.0% 以下
[0052] Cr是使鋼材的淬火性提高，從而對(duì)于使最終制品的強(qiáng)度增加有效的元素，因?yàn)樵?球狀碳化物中少量含有，所以借助提葛球狀化退火時(shí)的碳化物的穩(wěn)定性，抑制再生珠光體 等的作用，由此是對(duì)于球狀化促進(jìn)有用的元素。為了有效地發(fā)揮這樣的作用，將Cr量定為 大為0.5%。Cr量?jī)?yōu)選為0.6%以上，更優(yōu)選為0.7%以上。另一方面，若Cr量過(guò)剩，則強(qiáng) 度過(guò)高而使冷加工性劣化。另外，其也有降低珠光體和先共析鐵素體的合計(jì)面積率的作用。 因此，將Cr量定為2. 0%以下。Cr量?jī)?yōu)選為1. 8%以下，更優(yōu)選為1. 5%以下。
[0053]本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼的基本的化學(xué)成分組成如上所述，余量實(shí)質(zhì)上是鐵。還有， 所謂"實(shí)質(zhì)上是鐵"的意思是除了鐵以外，能夠允許不阻礙本發(fā)明的鋼材的特性的程度的微 量成分（例如，Sb、Zn等），另外也可以含有p、s、N以外的不可避免的雜質(zhì)（例如，〇、 H等）。 另外，本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼根據(jù)需要還可以含有選自Mo :1%以下（不含〇% )、Ni :3%以 下（不含0%)、Cu:0. 25%以下（不含〇%)、B:0.010%以下（不含〇%)、11:〇.2%以下 (不? 〇% )、Nb :0·2%以下（不含0% )及v:0.5%以下（不含〇% )中的一種以h將 上述任意元素分成以下的2組進(jìn)行說(shuō)明。 。、
[0054]第一組
[0055]選自M〇:l%以下（不含0%)、Ni:3%以下（不含〇 %)、Cu:〇.25%以下（不含 0% )及B :〇.〇1〇%以下（不含〇% )中的一種以上
[0056] Mo、Ni、Cu及B均是使鋼材的淬火性提高，從而對(duì)增加最終制品的強(qiáng)度有用的元 素，、可以根據(jù)需要單獨(dú)使用或使用2種以上。為了有效地發(fā)揮這樣的作用，M〇、Ni及&優(yōu) 選為0. 02%以上，更優(yōu)選為〇· 05%以上。B優(yōu)選為〇· 〇〇1%以上，更優(yōu)選為〇. 〇〇2%以上。 另一方面，若Mo、Ni、Cu及β的含量過(guò)剩，則強(qiáng)度變得過(guò)高，冷加工性劣化因此Μ量?jī)r(jià)詵 為_(kāi)下（更優(yōu)選為〇· 9_下，進(jìn)-步優(yōu)選為〇· 80 %以下）^ $選 優(yōu)選為2· 5%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為2. 〇%以下），Cu量?jī)?yōu)選為〇· 25%以下（更優(yōu)選為〇. 2〇% 以下，進(jìn)一步優(yōu)選為〇. 15%以下），B量?jī)?yōu)選為0· 010%以下（更優(yōu)選為〇· 〇〇7%以下_，進(jìn)一 步優(yōu)選為0.005%以下）。 '
[0057]第二組
[0058]選自Ti :0. 2%以下（不含0% )、Nb :〇· 2%以下（不含0% )及V :〇· 5%以下（不 含0% )中的一種以上
[0059] Ti、Nb及V與N形成化合物，減少固溶N，從而發(fā)揮著減小變形抗力的效果，因?yàn)?能夠根據(jù)需要單獨(dú)使用或使用2種以上。為了有效地發(fā)揮這樣的效果，Ti及他均優(yōu)選為 0.03%以上，更優(yōu)選為 0.05%以上，V優(yōu)選為0_03%以上，更優(yōu)選為 〇 〇5%以上。另一方面， 若這些元素的含量過(guò)剩，則招致所形成的化合物變形抗力的上升，反而使冷加工性降低。因 此，1';[和他均優(yōu)選為0.2%以下，更優(yōu)選為0_18%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0_15%以下。\^優(yōu) 選為0· 5 %以下，更優(yōu)選為0· 45 %以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0· 40%以下。 。
[0060]本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼以例如線材或棒鋼為對(duì)象，其直徑?jīng)]有特別限定，例如 5. 0?20mm左右。
[0061]為了制造本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，首先遵循常規(guī)方法進(jìn)行鑄造，根據(jù)需要開(kāi)坯后， 進(jìn)行熱軋。并且重要的是，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整熱軋中的終乳溫度及終軋后的冷卻條件。具體來(lái)說(shuō)， 疋使終乳ilm度為8δ0?11〇〇 C，在其后的冷卻中，以1〇°C! /秒以上的平均冷卻速度冷卻至 720?780 C (冷卻1)，其后以l°C /秒以下的平均冷卻速度冷卻至68〇。〇以上（冷卻2)， 再以0.5 C/秒以下的平均冷卻速度冷卻至640°C以下（冷卻3)。以下，對(duì)于各個(gè)條件進(jìn)行 詳述。
[0062]終軋溫度：850 ?ll〇(TC
[0063]終軋溫度影響上述的鐵素體（先共析鐵素體及珠光體中的鐵素體）的平均粒徑。 若終乳溫度超過(guò)1100°C，則所述鐵素體的平均粒徑超過(guò)25 μ m，若終軋溫度低于850°C，貝丨J 所述鐵素體的平均粒徑低于I5 μ m。終軋溫度的下限優(yōu)選為9〇〇°C以上，更優(yōu)選為95(rc以 上，上限優(yōu)選為1050°C以下，更優(yōu)選為l〇〇(TC以下。
[0064]冷卻1 :終乳后，以10°C /秒以上的平均冷卻速度冷卻至720?780°C [0065]若終軋后的平均冷卻速度慢，則奧氏體晶粒粗大化，淬火性提高，由此，⑴不能確 保滿足上述的A > Ae的關(guān)系的量的先共析鐵素體，以及/或者（ii)不能確保先共析鐵素 體和珠光體的合計(jì)面積率為90面積％以上。因此終軋后的平均冷卻速度為秒以上。 該平均冷卻速度優(yōu)選為15-C /秒以上，更優(yōu)選為2(TC /秒以上，上限沒(méi)有特別限定，但實(shí)際 的范圍通常在100°c /秒以下。
[0066]另外，若冷卻1中的冷卻停止溫度低，則不能確保滿足上述的A > Ae的關(guān)系的量 的先共析鐵素體量。因此，冷卻停止溫度為72(TC以上。冷卻停止溫度的下限優(yōu)選為73〇。〇 ^上，更優(yōu)選為740°C以上。另一方面，若冷卻停止溫度高，則奧氏體晶粒粗大化，淬火性提 高，由此，（i)不能確保滿足上述的A > Ae的關(guān)系的量的先共析鐵素體，以及/或者（π) 不能確保先共析鐵素體與珠光體的合計(jì)面積率為90面積％以上。因此，冷卻停止溫度為 780 C以下，冷卻停止溫度的上限優(yōu)選為77(TC以下，更優(yōu)選為760?以下。
[0067]冷卻2 :以1°C /秒以下的平均冷卻速度冷卻至68(rc以上 。
[0068]若冷卻1之后的平均冷卻速度快，則不能確保滿足上述的A > Ae的關(guān)系的量的先 共析鐵素體。因此，平均冷卻速度為it;/秒以下。平均冷卻速度優(yōu)選為〇.81：/秒以下， 更優(yōu)選為0· 6°C /秒以下，其下限沒(méi)有特別限定，但通常為〇· rc /秒左右。 ，
[0069]右冷卻2的冷卻停止溫度低，則不能使先共析鐵素體和珠光體的合計(jì)面積率為9〇 面積％以上。因此，冷卻停止溫度為68(TC以上。冷卻停止溫度優(yōu)選為685〇c以上，更優(yōu)選 為690°C以上。冷卻停止溫度的上限為 78(rC以下即可，優(yōu)選為75(rc以下，更優(yōu)選為72〇。〇 以下，特別優(yōu)選為700°C以下。
[0070]冷卻3 :以0· 5°C /秒以下的平均冷卻速度冷卻至64(TC以下 [007\]冷卻3的平均冷卻速度快時(shí)、冷卻停止溫度高時(shí)，不能使先共析鐵素體和珠光體 的合計(jì)面積率為90面積％以上。平均冷卻速度為〇. 5°C/秒以下,優(yōu)選為〇.4 t/秒以下， 更優(yōu)選為0. 3°C /秒以下，下限沒(méi)有特別限定，通常為〇· n /左右。另外，冷卻停止溫度為 640 C以下，優(yōu)選為630 C以下，更優(yōu)選為620°C以下。還有冷卻停止溫度的下限沒(méi)有特別限 定，但例如為500°C以上，優(yōu)選為550?以上，更優(yōu)選為60(TC以上。
[0072]因冷卻3工序中的冷卻停止（結(jié)束）之后，不需要冷卻條件的控制，通過(guò)適當(dāng)?shù)睦?卻，例如放冷等冷卻至適當(dāng)?shù)臏囟龋缡覝丶纯?。以上述這樣的條件進(jìn)行軋制及冷卻后， 進(jìn)行球狀化退火即可，但在球狀化退火之前，也可以根據(jù)需要進(jìn)行拉絲。拉絲減面率沒(méi)有特 別限定，例如為5?30%左右。
[0073]本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼能夠在球狀化退火化后充分地軟質(zhì)化，因此冷加工性優(yōu) 異，能夠適用于由冷鍛、冷鐓、冷滾乳等冷加工制造的汽車(chē)用部件，建筑機(jī)械用部件等各種 部件。
[0074]需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)基于2012年4月24日申請(qǐng)的日本國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第 2012-98774號(hào)主張優(yōu)先權(quán)的利益。2012年4月24日申請(qǐng)的日本國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第2012-98774 號(hào)的說(shuō)明書(shū)的全內(nèi)容用于本申請(qǐng)的參考而援引。
[0075] 實(shí)施例
[0076]以下，列舉實(shí)施例更具體地說(shuō)明本發(fā)明。本發(fā)明不受以下的實(shí)施例限制，在能夠適 合所述、后述的主旨的范圍內(nèi)當(dāng)然也可以適當(dāng)加以變更而實(shí)施，這些均包含在本發(fā)明的技 術(shù)范圍內(nèi)。
[0077]使用下述表1所示的化學(xué)成分組成的鋼，以表2及表4所示的各條件（終乳溫度、 冷卻1?3的平均冷卻速度及冷卻停止溫度），制作φ 8. 〇mm?17mm的線材。
[0078]對(duì)于所得到的各線材（乳制材），通過(guò)以下所示的方法，進(jìn)行組織的觀察及面積率 的測(cè)定、鐵素體平均粒徑的測(cè)定、球狀化退火后的硬度的測(cè)定。這些均是制作以能夠觀察到 各線材的縱截面（與軸線平行的截面）的方式進(jìn)行了樹(shù)脂包埋的試料，對(duì)D/4(D為線材的 直徑）位置進(jìn)行觀察或測(cè)定。
[0079] 1.鐵素體的平均粒徑的測(cè)定
[0080] 平均粒徑的測(cè)定中，使用EBSP分析裝置及FE-SEM(場(chǎng)發(fā)射型掃描電子顯微鏡）。 結(jié)晶取向差（斜角）超過(guò)15°的邊界，即以大角晶界作為結(jié)晶晶界而定義晶粒，測(cè)定鐵素 體（含有先共析鐵素體及珠光體中的鐵素體兩者）晶粒的平均粒徑。測(cè)定區(qū)域?yàn)槿我獾?400 μ mX400 μ m,測(cè)量跨距為0. 7 μ m間隔,表示測(cè)定方位的可靠性的置信系數(shù)（Confidence Index)在〇· 1以下的測(cè)定點(diǎn)從分析對(duì)象中去除。
[0081] 2.組織的觀察及面積率的測(cè)定
[0082] 對(duì)于各試料，利用硝酸乙醇腐蝕液使組織顯現(xiàn)，用光學(xué)顯微鏡以倍率400倍拍攝 1〇個(gè)視野。對(duì)于拍攝的照片進(jìn)行圖像分析，判定先共析鐵素體及珠光體的合計(jì)面積率（表 中，表示為"P+F的比例"），及先共析鐵素體的面積率。還有，進(jìn)行組織分析時(shí)，在上述各照 片中，隨機(jī)選擇100點(diǎn)（即，合計(jì)測(cè)定1000點(diǎn)），用存在有各組織（除先共析鐵素體、珠光$ 以外，貝氏體、馬氏體等的組織）的點(diǎn)數(shù)除以總點(diǎn)數(shù)而求得組織分率。
[0083] 3.球狀化退火后的硬度的測(cè)定
[0084]在各試料中，球狀化退火后的硬度測(cè)定，使用維氏硬度計(jì)，以荷重lkgf測(cè)定5存 求其平均值（HV)。作為這時(shí)的硬度的基準(zhǔn)，使用下式（幻，所述平均值比下式（2)所計(jì)算；^ 的基準(zhǔn)值小時(shí)判定為合格。 ?
[0085]硬度的基準(zhǔn)值=88. 4 X Ceq2+88_ 0· · · (2)
[0086]其中，Ceq2= [C]+0.2X[Si]+0.2X[Mn]，[(元素名）]的意思是各元素的含量 (質(zhì)量％ )。
[0087]【表1】
[0088] 質(zhì).雜的免避-可不D孝鐵-為量余*·〔0089〕 $Mal〔0090〕南油±陜^1^^|3靈^>iJa^^wsilpHFormastor^^:術(shù)WI(^皿咎益^ 1HS - ^奮降黨d畫(huà)--?。碎 Β?^ρΗ詠冊(cè)咎?^^--? e8.0mmxl2.0mm,珙淳錨飾陳^lh?

【權(quán)利要求】
1. 一種冷加工用機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)含有 C :0· 2 ?0· 6%、 Si :0· 01 ?0· 5%、 Μη :0· 2 ?1. 5%、 P :0.03%以下且不含0%、 S :0. 001 ?0. 05%、 A1 :0· 01 ?0· 1%、 N :0. 015%以下且不含0%、及 Cr :大于0. 5%且2. 0%以下， 余量是鐵和不可避免的雜質(zhì)， 金屬組織具有珠光體和先共析鐵素體，珠光體和先共析鐵素體相對(duì)于全部組織的合計(jì) 面積率為90%以上，并且，先共析鐵素體的面積率A與由下式（1)表示的Ae具有A > Ae的 關(guān)系， 先共析鐵素體及珠光體中的鐵素體的平均粒徑為15?25 μ m， Ae = (0. 8-Ceq) X96. 75. . . (1) 其中，在式（1)中，Ceq = [C]+0. IX [Si]+0.06X [Μη]+0· 11X [Cr]，[元素名]的意思 是各元素的質(zhì)量％含量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷加工用機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)還含有選 白 Mo :1%以下且不含0%、 Ni :3%以下且不含0%、 Cu :0. 25%以下且不含0%、 B :0. 010%以下且不含0%、 Ti :0. 2%以下且不含0%、 Nb :0. 2%以下且不含0%、及 V :0. 5%以下且不含0%中的一種以上。
3. -種冷加工用機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法，其特征在于，對(duì)于具有權(quán)利要求1或2所述 的化學(xué)成分組成的鋼，以850?1100°C進(jìn)行終軋后， (i) 以10°C /秒以上的平均冷卻速度冷卻至720?780°C， (ii) 其后，以1°C /秒以下的平均冷卻速度冷卻至680°C以上， (iii) 再以0. 5°C /秒以下的平均冷卻速度冷卻至640°C以下。
【文檔編號(hào)】C22C38/00GK104245987SQ201380021104
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月24日
【發(fā)明者】山下浩司, 土田武廣, 千葉政道 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所