冷锻用钢材制造技术

一种钢材，作为化学成分含有C、Si、Mn、Al，作为金属组织包含珠光体，该珠光体中的渗碳体中所含有的以原子％计的Mn含量除以珠光体中的铁素体中所含有的以原子％计的Mn含量而得到的值大于0且为5.0以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冷锻用钢材
本专利技术涉及具有珠光体组织(铁素体与渗碳体的层状组织)的钢材，尤其涉及能够缩短为使冷加工性提高而进行的渗碳体球化处理的处理时间的钢材。
技术介绍
冷锻与热锻相比，形成螺栓等机械部件时的尺寸精度优异，而且生产率也优异。因此，作为机械部件的制造方法，从热锻向冷锻的转换不断发展。但是，在室温下进行加工的冷锻，钢材的变形抗力高，对金属模的负荷大。因此，供冷锻的钢材被要求冷加工性(冷锻性)优异。在此，冷加工性优异意味着钢材的变形抗力小且钢材的变形能力高。一般而言，为了使冷加工性提高，供冷锻的钢材在冷锻前实施使钢材软质化的渗碳体球化处理。渗碳体的球化处理(退火处理)例如使用薄钢板、轨钢等各种钢种来进行。如上所述，即使是面向螺栓、螺母等机械部件加工的冷锻用钢材(钢线材)，为了冷加工性提高也进行球化处理。对于渗碳体的球化处理，有(a)在Fe-C二元状态图中的A1点即727℃的正下方保持钢材的方法、(b)将钢材加热到A1点以上后进行缓冷的方法等。上述(a)在Fe-C二元状态图中的A1点正下方保持钢材的方法、也就是在铁素体+渗碳体的双相区中保持钢材的方法，从作为初始组织的珠光体或者珠光体+初析铁素体直接使构成珠光体的渗碳体进行球化。对于中碳钢等的冷锻用钢材，该方法一般广泛地进行。另一方面，螺栓和螺母等机械部件要求高强度。因此，以淬硬性的提高为目的而使冷锻用钢材含有Mn、Cr这样的合金元素。不过，冷锻用钢材中所含有的Mn、Cr等合金元素会使用于渗碳体球化的处理时间延迟，这是一直以来众所周知的。在钢材中含有Mn和/或Cr的情况下，由于它们的延迟作用，为了在A1点正下方保持钢材而使渗碳体球化，需要约18小时的处理时间。如果能够缩短球化处理的处理时间，则能够提高机械部件的生产率，且能够降低球化处理时的能源成本。为了缩短球化处理时间，以往采用各种方法进行了研究。例如，对球化处理前的钢材实施减面率20～30％的粗拉丝加工。该方法由于通过球化处理前的拉丝加工来使渗碳体断裂，因此在球化处理时促进渗碳体的球化。不过，该方法虽然可缩短球化处理时间，但是由球化处理带来的钢材的软质化不够充分，因此机械部件的制造成本上升。另外，由于需要在球化处理前进行粗拉丝加工，因此制造工序变得烦杂。或者，为了缩短球化处理时间，可进行钢材的金属组织控制。例如，专利文献1公开了将金属组织控制为贝氏体、使渗碳体微细地分散的方法。在钢材的金属组织为珠光体的情况下，由于渗碳体以板状的形态存在，因此为了该渗碳体的球化，需要渗碳体的溶解以及析出的过程。另外，在钢材的金属组织为马氏体的情况下，由于渗碳体完全固溶于马氏体中，因此为了渗碳体的球化，需要渗碳体的核生成的过程。即，在钢材的金属组织为珠光体或马氏体的情况下，为了渗碳体的球化，需要长时间的球化处理时间。因此，在专利文献1中，在钢材制造时，将钢材从热轧结束温度急冷到马氏体生成温度以上且珠光体生成温度以下的规定的温度范围，在该温度下使钢材等温相变。该方法由于将钢材的金属组织控制为珠光体和马氏体的中间组织即贝氏体，而且渗碳体在金属组织中微细地分散，因此在球化处理时能促进渗碳体的球化。专利文献2公开了将钢材的金属组织控制为微细地分散了的初析铁素体、微细的珠光体、与贝氏体或马氏体混合存在的组织的方法。在专利文献2中，在钢材制造时，将钢材从第一精轧结束温度急冷到500℃以上且850℃以下的温度范围，使用第二精轧机对钢材施予20％以上且80％以下的塑性应变，以0.15～10℃/秒的冷却速度从第二精轧结束温度冷却到500℃，500℃以下是以10℃/秒以上急冷。该方法由于将钢材的金属组织控制为上述的混合组织，晶界的分率增加，因此在球化处理时碳的扩散速度提高，促进渗碳体的球化。如上所述，采用专利文献1、专利文献2所公开的技术，可缩短渗碳体的球化处理时间。但是，专利文献1、专利文献2所公开的钢材，其金属组织的大部分为贝氏体或马氏体。因此，具有钢材的变形抗力高这样的问题。专利文献3公开了以缩短球化处理时间、且降低钢材的变形抗力为目的而将金属组织控制为伪珠光体、与贝氏体或铁素体的钢材。伪珠光体是指具有形状为粒状或者间断的板状的渗碳体的珠光体。因此，专利文献3所公开的钢材在球化处理时能促进渗碳体的球化。同时，由于金属组织也含有铁素体，因此变形抗力降低。专利文献4公开了以缩短球化处理时间、且降低钢材的变形抗力为目的而将金属组织控制为抑制了体积率的初析铁素体、如贝氏体和纵横尺寸比小的珠光体组织那样的渗碳体(碳化物)分断了的组织、和使块尺寸以及层间距微细的珠光体的混合组织的钢材。专利文献4所公开的钢材由于渗碳体被微细化，因此在球化处理时能促进渗碳体的球化。同时，控制了各构成相的分率、形态，因此变形抗力被降低。如专利文献1～4所公开那样，以往，作为将渗碳体控制为容易球化的形态的方法，研究了使钢材的金属组织从珠光体变化为贝氏体等的技术。但是，如上所述，专利文献1、专利文献2所记载的方法，由于钢材的金属组织主要含有贝氏体或马氏体，因此虽然在球化处理时能促进渗碳体的球化，但是没有充分地降低钢材的变形抗力。另外，专利文献3所记载的方法，由于作为金属组织，需要10％以上的伪珠光体，因此其合金组成有限制。另外，专利文献4所记载的方法，虽然能缩短球化处理时间，但是处理时间仍然需要十几个小时，要求进一步的球化处理时间的缩短。如以上那样，现有技术不能说同时且充分地实现了渗碳体球化处理时间的缩短和冷加工性的提高。另外，在现有技术中没有以同时实现渗碳体球化处理时间的缩短和冷加工性的提高为目的而着眼于在珠光体中的渗碳体和铁素体中分别所包含的Mn和Cr等合金元素的含量来研究渗碳体和铁素体中的合金元素的分配比的报告。在先技术文献专利文献专利文献1:日本国特开昭60-9832号公报专利文献2:日本国特公平2-6809号公报专利文献3:日本国特开2006-225701号公报专利文献4:日本国特开2009-275252号公报
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钢材，其中，着眼于对渗碳体的球化速度带来很大影响的Mn、Cr等合金元素，通过控制球化处理前的珠光体中的渗碳体和铁素体中的合金元素的分配比，能够同时实现冷锻前的球化处理时间的缩短和冷加工性的提高。(1)本专利技术的一种技术方案涉及的钢材，化学成分以质量％计含有C：0.005～0.60％，Si：0.01～0.50％，Mn：0.20～1.80％，Al：0.01～0.06％，P：0.04％以下，S：0.05％以下，N：0.01％以下，Cr：0～1.50％，Mo：0～0.50％，Ni：0～1.00％，V：0～0.50％，B：0～0.0050％，Ti：0～0.05％，余量包含Fe和杂质，金属组织包含珠光体，所述珠光体中的渗碳体中所含有的以原子％计的Mn含量除以所述珠光体中的铁素体中所含有的以原子％计的Mn含量而得到的值大于0且为5.0以下。(2)在上述(1)所述的钢材中，也可以所述化学成分以质量％计含有Cr：0.02～1.50％，所述珠光体中的所述渗碳体中所含有的以原子％计的Cr含量除以所述珠光体中的所述铁素体中所含有的以原子％计的Cr含量而得到的值可以大于0且为3.0以下。(3)在上述(1)或(2)所述的钢材中，也可以所述金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢材，其特征在于，化学成分以质量％计含有C：0.005～0.60％、Si：0.01～0.50％、Mn：0.20～1.80％、Al：0.01～0.06％、P：0.04％以下、S：0.05％以下、N：0.01％以下、Cr：0～1.50％、Mo：0～0.50％、Ni：0～1.00％、V：0～0.50％、B：0～0.0050％、Ti：0～0.05％，余量包含Fe和杂质，金属组织包含珠光体，所述珠光体中的渗碳体中所含有的以原子％计的Mn含量除以所述珠光体中的铁素体中所含有的以原子％计的Mn含量而得到的值大于0且为5.0以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种钢材，其特征在于，化学成分以质量％计含有C：0.005～0.60％、Si：0.01～0.50％、Mn：0.20～1.80％、Al：0.01～0.06％、P：0.04％以下、S：0.05％以下、N：0.01％以下、Cr：0～1.50％、Mo：0～0.50％、Ni：0～1.00％、V：0～0.50％、B：0～0.0050％、Ti：0～0.05％，余量包含Fe和杂质，金属组织包含珠光体，所述珠光体中的渗碳体中所含有的以原子％计的Mn含量除以所述珠光体中的铁素体中所含有的以原子％计的Mn含量而得到的值大于0且为5.0以下。2.根据权利要求1所述的钢材，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：神武孝彦，川上和人，小此木真，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP