專利名稱：特殊鋼鋼絲及特殊鋼線材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合于抗拉強度為1200MPa以上且1500MPa以下的機械部件的特殊鋼鋼絲及特殊鋼線材以及它們的制造方法等。
背景技術(shù)：
螺栓、扭桿、穩(wěn)定器等具有軸形狀的汽車部件及各種產(chǎn)業(yè)機械部件是由線材制造的。并且，對于汽車及各種產(chǎn)業(yè)機械來說，以輕量化及小型化為目的，近年來要求具有1200MPa以上的抗拉強度的高強度的機械部件。然而，伴隨著機械部件的高強度化，因侵入鋼材的氫的影響而在比正常預(yù)想的應(yīng)力更小的應(yīng)力下斷裂的所謂的氫脆現(xiàn)象變得顯著。該氫脆現(xiàn)象以各種形態(tài)出現(xiàn)。例如，對于汽車及建筑物等中所使用的螺栓來說，有時會產(chǎn)生被稱為延遲斷裂、即連結(jié)一段時間后突然發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。因此，為提高高強度部件的抗氫脆特性進(jìn)行了各種研究。對于高強度機械部件的例子之一的螺栓，作為提高耐延遲斷裂特性的技術(shù)之一，已知有使用經(jīng)拉絲加工的珠光體的技術(shù)(專利文獻(xiàn)I 4)。但是，即使利用這些現(xiàn)有技術(shù)，也很難提高抗拉強度為1200MPa以上的高強度的機械部件的抗氫脆特性。另外，還未開發(fā)出適合于這樣的機械部件的鋼絲及線材?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-281860號公報專利文獻(xiàn)2:日本特開2001-348618號公報專利文獻(xiàn)3:日本特開2004-307929號公報專利文獻(xiàn)4:日本特開2008-261027號公報專利文獻(xiàn)5:日本特開平11-315349號公報專利文獻(xiàn)6:日本特開2002-69579號公報專利文獻(xiàn)7:日本特開2000-144306號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題本發(fā)明的目的在于提供高強度且能夠提高抗氫脆特性的特殊鋼鋼絲及特殊鋼線材以及它們的制造方法等。用于解決問題的手段本發(fā)明的主要內(nèi)容如下所述。

(I) 一種特殊鋼鋼絲，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C:0.35% 0.85%,Si:0.05%
2.0%、Μη:0.20% 1.0% 及 Al:0.005% 0.05%，P 含量為 0.030% 以下，S 含量為 0.030% 以下，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
將C含量表示為(C%)時，在(C%)為0.35%以上且0.65%以下的情況下，珠光體的體積率為64X (C%) +52%以上，在(C%)為超過0.65%且0.85%以下的情況下，珠光體的體積率為94%以上且100%以下,剩余部分的組織由先共析鐵素體(也稱為初析鐵素體)或貝氏體中的I種或2種構(gòu)成，在從表面至1.0mm的深度為止的區(qū)域，縱橫比為2.0以上的珠光體塊(perliteblock)的體積率為70%以上且95%以下，與軸向平行的剖面中的軸向與片層方向之間的角度為40°以下的珠光體的體積率相對于總珠光體為60%以上，抗拉強度為1200MPa以上且低于1500MPa。(2)根據(jù)(I)所述的特殊鋼鋼絲，其特征在于，N含量以質(zhì)量％計為0.0050%以下。(3)根據(jù)⑴或⑵所述的特殊鋼鋼絲，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有Cr:0.02% 1.0% 或 Ni:0.02% 0.50% 中的 I 種或 2 種。(4)根據(jù)⑴ (3)中任一項所述的特殊鋼鋼絲，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有 Ti:0.002% 0.050%,V:0.01 0.20% 或 Nb:0.005% 0.100% 中的 I 種或 2 種以上。(5)根據(jù)⑴ (4)中任一項所述的特殊鋼鋼絲，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有 B:0.0001% 0.0060%ο(6)根據(jù)⑴ (5)中任一項所述的特殊鋼鋼絲，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有 Ca:0.001% 0.010%、Mg:0.001% 0.010% 或 Zr:0.001% 0.010% 中的 I 種或 2 種以上。(7) 一種特殊鋼線材，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C:0.35 0.85%、Si:0.05
2.0%、Μη:0.20 1.0%、P:0.030%` 以下、S:0.030% 以下、Al:0.005 0.05%，剩余部分由 Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，將C含量表示為(C%)時，在(C%)為0.35%以上且0.65%以下的情況下，珠光體的體積率為64X (C%) +52%以上，在(C%)為超過0.65%且0.85%以下的情況下，珠光體的體積率為94%以上且100%以下，剩余部分的組織由先共析鐵素體或貝氏體中的I種或2種構(gòu)成。(8)根據(jù)(7)所述的特殊鋼線材，其特征在于，N含量以質(zhì)量％計為0.0050%以下。(9)根據(jù)(7)或⑶所述的特殊鋼線材，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有Cr:0.02% 1.0% 或 Ni:0.02% 0.50% 中的 I 種或 2 種。(10)根據(jù)(J) (9)中任一項所述的特殊鋼線材，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有 Ti:0.002% 0.050%、V:0.01 0.20% 或 Nb:0.005% 0.100% 中的 I 種或 2 種以上。(11)根據(jù)(7) (10)中任一項所述的特殊鋼線材，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有 B:0.0001% 0.0060%ο(12)根據(jù)(J) (11)中任一項所述的特殊鋼線材，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有 Ca:0.001% 0.010%、Mg:0.001% 0.010% 或 Zr:0.001% 0.010% 中的 I 種或 2種以上。(13) 一種特殊鋼鋼絲的制造方法，其特征在于，具有下述工序:進(jìn)行精軋溫度為800°C以上且950°C以下的鋼坯的熱軋，得到奧氏體晶粒的粒度號為8以上的鋼材；接著，將溫度變?yōu)?50°C以上且950°C以下的所述鋼材浸潰到溫度為400°C以上且600°C以下的第I熔融鹽槽中，恒溫保持5秒以上且150秒以下；接著，將所述鋼材浸潰到溫度為500°C以上且600°C以下的第2熔融鹽槽中，恒溫保持5秒以上且150秒以下；和接著，在室溫下對所述線材實施總斷面收縮率為25%以上且80%以下的拉絲加工，所述鋼材以質(zhì)量% 計含有 C:0.35% 0.85%、Si:0.05% 2.0%、Μη:0.20% 1.0%及Al:0.005% 0.05%, P含量為0.030%以下，S含量為0.030%以下，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。(14)根據(jù)(13)所述的特殊鋼鋼絲的制造方法，其特征在于，所述拉絲加工中的最終拉絲的斷面收縮率為1%以上且15%以下。(15) 一種特殊鋼線材的制造方法，其特征在于，具有下述工序:進(jìn)行精軋溫度為800°C以上且950°C以下的鋼坯的熱軋，得到奧氏體晶粒的粒度號為8以上的鋼材；接著，將溫度變?yōu)?50°C以上且950°C以下的所述鋼材浸潰到溫度為400°C以上且600°C以下的第I熔融鹽槽中，恒溫保持5秒以上且150秒以下；和接著，將所述鋼材浸潰到溫度為500°C以上且600°C以下的第2熔融鹽槽中，恒溫保持5秒以上且150秒以下，所述鋼材以質(zhì)量% 計含有 C:0.35% 0.85%、Si:0.05% 2.0%、Μη:0.20% 1.0%及Al:0.005% 0.05%, P含量為0.030%以下，S含量為0.030%以下，剩余部分由Fe及不
可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。(16) 一種機械部件，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C:0.35% 0.85%,S1:0.05%
2.0%、Μη:0.20% 1.0% 及 Al:0.005% 0.05%，P 含量為 0.030% 以下，S 含量為 0.030% 以下，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，將C含量表示為(C%)時，在(C%)為0.35%以上且0.65%以下的情況下，珠光體的體積率為64X (C%) +52%以上，在(C%)為超過0.65%且0.85%以下的情況下，珠光體的體積率為94%以上且100%以下，剩余部分的組織由先共析鐵素體或貝氏體中的I種或2種構(gòu)成，在從表面至1.0mm的深度為止的區(qū)域，縱橫比為2.0以上的珠光體塊的體積率為70%以上且95%以下，與軸向平行的剖面中的軸向與片層方向之間的角度為40°以下的珠光體的體積率相對于總珠光體為60%以上，抗拉強度為1200MPa以上且低于1500MPa。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠在獲得高強度的同時顯著提高抗氫脆特性。另外，在抗氫脆特性顯著提高時，也不特別需要大幅地增加制造成本。


圖1是表示軸向與片層方向之間的關(guān)系的圖。圖2是表示抗拉強度與珠光體的面積率之間的關(guān)系的圖。
具體實施例方式本發(fā)明者們詳細(xì)調(diào)查了成分及組織對抗拉強度為1200MPa以上的高強度機械部件的抗氫脆特性的影響，發(fā)現(xiàn)了用于得到優(yōu)異的抗氫脆特性的成分及組織。而且，基于冶金知識對用于得到這樣的成分及組織的方法反復(fù)進(jìn)行了研究，結(jié)果弄清楚了以下事項。另外，以下說明中的各成分的含量的單位“ ％”是指“質(zhì)量％”。首先，對機械部件的組織進(jìn)行說明。為了得到優(yōu)異的抗氫脆特性，使機械部件的表層部的珠光體塊向與表面平行的方向延伸是有效的。另外，使具有鐵素體與滲碳體的層狀結(jié)構(gòu)的珠光體的片層的層方向和與表面平行的方向一致也是有效的。這里，關(guān)于珠光體塊的詳細(xì)內(nèi)容會在稍后描述，通常是指由取向性一致的鐵素體及滲碳體構(gòu)成的珠光體的單元。具體而言，在從表面到1.0mm的深度為止的區(qū)域(表層部)，縱橫比為2.0以上的珠光體塊的體積率相對于總珠光體為70%以上時,抗氫脆特性顯著提高。縱橫比小的珠光體塊、即未充分延伸的珠光體塊由于對抗氫脆特性沒有太大幫助，因此優(yōu)選對其比例進(jìn)行抑制。這里，珠光體塊的縱橫比是指用珠光體塊的長軸的尺寸/短軸的尺寸表示的比率。另外，對于表層部，在與軸向平行的剖面的片層方向與軸向之間的角度為40°以下的珠光體的體積率相對于總珠光體為60%以上時,抗氫脆特性顯著提高。進(jìn)而，關(guān)于C含量的范圍會在稍后描述,將C含量表不為(C%)時,在(C%)為0.35%以上且0.65%以下的情況下，珠光體的體積率為64X (C%) +52%以上，在(C%)為超過0.65%且0.85%以下的情況下，珠光體的體積率為94%以上且100%以下，且剩余部分的組織由先共析鐵素體或貝氏體中的I種或2種構(gòu)成時，抗氫脆特性顯著提高。珠光體具有提高抗氫脆特性的效果。并且，當(dāng)珠光體的體積率低于64X (C%)+52%時，得不到充分的抗氫脆特性。另外，鐵素體及貝氏體等除珠光體以外的組織會成為斷裂的起點從而在冷鍛時容易發(fā)生加工開裂。另外，當(dāng)存在除珠光體以外的組織時，該組織為先共析鐵素體和/或貝氏體。若含有馬氏體作為除珠光體以外的組織，則不僅在冷鍛時容易發(fā)生開裂，而且抗氫脆特性會劣化。 如此將機械部件的組織制成特定的組織，可顯著提高抗氫脆特性。并且，當(dāng)機械部件為螺栓時，可顯著提高耐延遲斷裂特性。另外，這樣的機械部件不僅適合于汽車部件及各種產(chǎn)業(yè)機械部件，還可用作建筑用的機械部件。另外，為了得到螺栓等機械部件，例如由具有特殊鋼的組成的鋼坯制作特殊鋼線材，并由特殊鋼線材制作特殊鋼鋼絲，進(jìn)行特殊鋼鋼絲的成型加工。而且，為了得到上述那樣的抗氫脆特性優(yōu)異的機械部件，例如優(yōu)選:預(yù)先將特殊鋼鋼絲的組織制成上述那樣的組織，在不進(jìn)行球化退火等熱處理的情況下進(jìn)行冷鍛等成型加工。與通過球化退火等熱處理使特殊鋼鋼絲軟質(zhì)化來進(jìn)行加工的方法相比，雖然有時冷加工變得有些困難，但是在伴隨著省略熱處理而帶來的削減成本以及確保優(yōu)異的抗氫脆特性等方面，該方法更有利。接著，對機械部件及其制造中使用的鋼坯中所含的成分進(jìn)行說明。鋼坯含有C:0.35% 0.85%、Si:0.05% 2.0%、Mn:0.20% 1.0% 及 Al:0.005% 0.05%, P 含量為0.030%以下，S含量為0.030%以下，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。而且，使用這樣的鋼坯制作的線材、鋼絲及機械部件的組成也是相同的。C是為了確保規(guī)定的抗拉強度而含有的。當(dāng)C含量低于0.35%時，難以確保1200MPa以上的抗拉強度。而當(dāng)C含量超過0.85%時，得不到與C含量相稱的強度，冷鍛性劣化。因此，C含量設(shè)為0.35% 0.85%。另外，為了得到更高的抗拉強度，C含量優(yōu)選為0.40%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為超過0.6%。另外，為了得到更良好的冷鍛性，C含量的范圍優(yōu)選為0.60%以下。Si作為脫氧元素起作用，并且具有利用固溶強化來提高抗拉強度的效果。當(dāng)Si含量低于0.05%時，這些效果不充分。而當(dāng)Si含量超過2.0%時，這些效果飽和，并且熱軋時的延展性劣化而容易產(chǎn)生瑕疵。因此，Si含量設(shè)為0.05% 2.0%。另外，為了得到更高的抗拉強度，Si含量優(yōu)選為0.20%以上。另外，為了降低熱軋時的軋輥負(fù)荷而得到更良好的加工性，Si含量優(yōu)選為0.50%以下。Mn具有提高珠光體相變后的鋼的抗拉強度的效果。當(dāng)Mn含量低于0.20%時，該效果不充分。而當(dāng)Mn含量超過1.0%時，該效果飽和。因此，Mn含量設(shè)為0.20% 1.0%。Al作為脫氧元素起作用。另外，Al具有下述效果:形成作為釘扎顆粒起作用的AlN而使晶粒細(xì)?；?，從而提高冷加工性。此外，Al還具有降低固溶N而抑制動態(tài)應(yīng)變時效的效果、以及提高抗氫脆特性的效果。當(dāng)Al含量低于0.005%時，這些效果不充分。而當(dāng)Al含量超過0.05%時，這些效果飽和，并且在熱軋時容易產(chǎn)生瑕疵。因此，Al含量設(shè)為0.005% 0.05%。P和S會在晶界偏析從而使抗氫脆特性劣化。并且，當(dāng)它們各自的含量超過0.030%時，抗氫脆特性的劣化變得顯著。因此，P含量及S含量設(shè)為0.030%以下，優(yōu)選為0.015%以下。另外，N會因動態(tài)應(yīng)變時效而使冷加工性劣化，有時還會使抗氫脆特性也劣化。因此，優(yōu)選N含量低，特別優(yōu)選為0.005%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.004%以下。另外，鋼坯、線材、鋼絲及機械部件可以含有Cr:0.02% 1.0%或N1:0.02% 0.50%中的I種或2種。另外，鋼坯、線材、鋼絲及機械部件還可以含有T1:0.002% 0.050%、V:0.01% 0.20%或Nb:0.005% 0.100%中的I種或2種以上。此外，鋼坯、線材、鋼絲及機械部件還可以含有B:0.0001% 0.0060%οCr具有提高珠光體相變后的鋼的抗拉強度的效果。當(dāng)Cr含量低于0.02%時，該效果不充分。而當(dāng)Cr含量超過1.0%時，容易生成馬氏體而導(dǎo)致冷加工性劣化，材料成本提高。因此，Cr含量優(yōu)選為0.02% 1.0%。為了切實地獲得效果，Cr含量進(jìn)一步優(yōu)選為0.10%以上。另外，為了抑制馬氏體的生成，Cr含量進(jìn)一步優(yōu)選為0.50%以下。Ni具有提高鋼的韌性的效果。當(dāng)Ni含量低于0.02%時，該效果不充分。當(dāng)Ni含量超過0.50%時，容易生成馬氏體而導(dǎo)致冷加工性劣化，材料成本提高。因此，Ni含量優(yōu)選為0.02% 0.50%。另外，為了切實地獲得該效果，Ni含量進(jìn)一步優(yōu)選為0.05%以上。另夕卜，為了抑制馬氏體的生成，Ni含量進(jìn)一步優(yōu)選為0.20%。Ti作為脫氧元素起作用，并且具有使TiC析出來提高抗拉強度、屈服強度及耐力的效果、以及降低固溶N來提高冷加工性的效果。當(dāng)Ti含量低于0.002%時，這些效果不充分。而當(dāng)Ti含量超過0.050%時，這些效果飽和，并且抗氫脆特性劣化。因此，Ti含量優(yōu)選為 0.002% 0.050%。V具有使碳化物VC析出來提高抗拉強度、屈服強度及耐力的效果、以及提高抗氫脆特性的效果。當(dāng)V含量低于0.0 1%時，這些效果不充分。而當(dāng)V含量超過0.20%時，材料成本大幅地增加。因此，V含量優(yōu)選為0.01% 0.20%。Nb具有使碳化物NbC析出來提高抗拉強度、屈服強度及耐力的效果。當(dāng)Nb含量低于0.005%時，該效果不充分。而當(dāng)Nb含量超過0.100%時，該效果飽和。因此，Nb含量優(yōu)選為 0.005% 0.10%οB具有抑制晶界鐵素體及晶界貝氏體的生成來提高冷加工性及抗氫脆特性的效果、以及提高珠光體相變后的抗拉強度的效果。當(dāng)B含量低于0.0001%時，該效果不充分。而當(dāng)B含量超過0.0060%時，該效果飽和。因此，B含量優(yōu)選為0.0001% 0.0060%。另外，鋼坯、線材、鋼絲及機械部件還可以含有Ca:0.001 0.010%、Mg:0.001
0.010%或Zr:0.001 0.010%中的I種或2種以上。這些元素作為脫氧元素起作用，并且具有形成CaS及MgS等硫化物來固定固溶S、從而提高抗氫脆特性的效果。另外，鋼坯、線材、鋼絲及機械部件不可避免地含有0，O以Al及Ti等的氧化物的形式存在。而且，O含量越高，越容易形成粗大的氧化物，也就越容易發(fā)生疲勞斷裂。因此，O含量優(yōu)選為0.01%以下。接著，對適合于制作上述那樣的機械部件及特殊鋼鋼絲的特殊鋼線材的制造方法進(jìn)行說明。在該制造方法中，對含有上述成分的鋼坯進(jìn)行熱軋而得到鋼材，接著將該鋼材浸潰到第I熔融鹽槽中恒溫保持，然后將該鋼材浸潰到第2熔融鹽槽中并恒溫保持。在熱軋中，將精軋的溫度設(shè)為800°C以上且950°C以下，將鋼材的奧氏體晶粒的粒度號設(shè)為8以上。另外，第I熔融鹽槽的溫度設(shè)為400°C以上且600°C以下，關(guān)于在第I熔融鹽槽中的浸潰，當(dāng)鋼材的溫度變?yōu)?50°C以上且950°C以下時進(jìn)行，恒溫保持的時間設(shè)為5秒以上且150秒以下。另外，第2熔融鹽槽的溫度設(shè)為500°C以上且600°C以下，恒溫保持的時間設(shè)為5秒以上且150秒以下。精軋的溫度會影響之后生成的珠`光體相變前的奧氏體晶粒的粒度，當(dāng)精軋的溫度超過950°C時，難以得到粒度號為8以上的細(xì)粒。而當(dāng)精軋的溫度低于800°C時，軋制時的負(fù)荷極高，難以在工業(yè)上量產(chǎn)。因此，精軋的溫度設(shè)為800°C 950°C。若考慮到量產(chǎn)性，精軋的溫度優(yōu)選為850°C以上。另外，當(dāng)珠光體相變前的奧氏體晶粒低于8時，因粗粒的影響，在之后的拉絲加工及冷鍛時容易發(fā)生開裂。因此，奧氏體晶粒的粒度號設(shè)為8以上，優(yōu)選設(shè)為10以上。在本發(fā)明中，通過在第I熔融鹽槽中恒溫保持，使鋼材的溫度先迅速降低至接近珠光體相變的開始溫度的溫度，其后在第2熔融鹽槽中恒溫保持時，使鋼材發(fā)生珠光體相變。浸潰于第I熔融鹽槽時的鋼材的溫度低于750°C時，在第I或第2熔融鹽槽中恒溫保持時，產(chǎn)生鐵素體的可能性高。而當(dāng)該溫度超過950°C時，降溫要花費時間。也就是說，使鋼材的溫度接近珠光體相變的開始溫度要花費時間。因此，有時會在第2熔融鹽槽的恒溫保持中在珠光體相變未結(jié)束的情況下產(chǎn)生貝氏體和/或馬氏體等組織。由此，浸潰于第I熔融鹽槽時的鋼材的溫度設(shè)為750°C 950°C。另外，當(dāng)?shù)贗熔融鹽槽的溫度低于400°C時，會產(chǎn)生貝氏體。而當(dāng)?shù)贗熔融鹽槽的溫度超過600°C時，到達(dá)珠光體相變的開始溫度變慢。因此，第I熔融鹽槽的溫度設(shè)為400°C 600°C。另外，當(dāng)?shù)?熔融鹽槽的溫度為500 V 600 V時，珠光體相變會在極短時間內(nèi)結(jié)束。因此，將第2熔融鹽槽的溫度設(shè)為500°C 600°C。進(jìn)而，當(dāng)?shù)贗熔融鹽槽及第2熔融鹽槽中的恒溫保持的時間低于5秒時，有時無法充分地控制鋼材的溫度。而當(dāng)它們的恒溫保持的時間超過150秒時，有時生產(chǎn)率的降低會變得顯著。因此，它們的恒溫保持的時間設(shè)為5秒 150秒。另外，雖然使用鉛浴及流化床等設(shè)備代替熔融鹽槽也可獲得同樣的效果，但考慮到對環(huán)境的負(fù)荷及制造成本，使用熔融鹽的方法是非常優(yōu)異的。而且，通過這樣的處理而獲得的特殊鋼線材如下:具有上述的組成，當(dāng)(C%)為0.35%以上且0.65%以下時，珠光體的體積率為64X (C%) +52%以上，當(dāng)(C%)為超過0.65%且0.85%以下時，珠光體的體積率為94%以上且100%以下，剩余部分的組織由先共析鐵素體或貝氏體中的I種或2種構(gòu)成。在特殊鋼線材中，當(dāng)珠光體的體積率低于64X (C%) +52%時，也得不到充分的抗氫脆特性。另外，鐵素體及貝氏體等除珠光體以外的組織會成為斷裂的起點而在冷鍛時容易發(fā)生加工開裂。因此，在特殊鋼線材中，當(dāng)(c%)為0.35%以上且0.65%以下時珠光體的體積率為64X (C%) +52%以上、當(dāng)(C%)為超過0.65%且0.85%以下時珠光體的體積率為94%以上且100%以下也是很重要的。另外，當(dāng)在特殊鋼線材中含有馬氏體作為除珠光體以外的組織時，不僅在冷鍛時而且在拉絲加工時也容易發(fā)生開裂。另外，關(guān)于珠光體的體積率，可通過利用光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡觀察特殊鋼線材來進(jìn)行測定，可由任意視野下的面積率來求出。另外，關(guān)于奧氏體晶粒的狀態(tài)，可通過對剛軋制后的鋼材進(jìn)行取樣并驟冷來進(jìn)行固定，關(guān)于晶體粒度，可使用驟冷后的試樣根據(jù)JISG0551的方法來進(jìn)行測定。如上所述，在該特殊鋼線材的制造方法中，利用熱軋時的余熱，在熱軋后立即使用兩個熔融鹽槽進(jìn)行溫度控制。而且，根據(jù)該方法，即使抑制高價的合金元素的添加，也可得到珠光體的體 積率高的特殊鋼線材。也就是說，可在廉價的條件下得到高的特性。而且，由如此制造的特殊鋼線材來制作如上所述那樣的組織的特殊鋼鋼絲時，在規(guī)定的條件下進(jìn)行拉絲加工。該拉絲加工中的總斷面收縮率設(shè)為25%以上且80%以下。當(dāng)拉絲加工的總斷面收縮率低于25%時，珠光體塊的延伸變得不充分，得不到充分的抗氫脆特性。而當(dāng)總斷面收縮率超過80%時，冷鍛時容易發(fā)生加工開裂。因此，拉絲加工中的總斷面收縮率設(shè)為25% 80%。另外，為了促進(jìn)珠光體塊延伸，總斷面收縮率優(yōu)選為30%以上。另外，為了進(jìn)一步抑制加工開裂，總斷面收縮率優(yōu)選為65%以下。另外，拉絲加工的次數(shù)沒有特別限定，進(jìn)行I次、多次均可。當(dāng)進(jìn)行多次拉絲加工時，優(yōu)選將最后的拉絲加工(最終道次)中的斷面收縮率設(shè)為1%以上且15%以下。這是因為能夠使表層部中的珠光體塊進(jìn)一步延伸、使片層方向與軸向更加一致。當(dāng)最終道次中的斷面收縮率低于1%時，不易向圓周方向均勻地賦予應(yīng)變。而當(dāng)最終道次中的斷面收縮率超過15%時，難以得到上述效果。因此，進(jìn)行多次拉絲加工時最后的拉絲加工中的斷面收縮率優(yōu)選設(shè)為1% 15%。另外，拉絲加工在室溫下進(jìn)行。這里，室溫是指_20°C 50°C，但在拉絲加工中，鋼材有時會因加工放熱而上升至約100°C左右。通過在這樣的條件下進(jìn)行的拉絲加工，可得到具有所需的強度及優(yōu)異的抗氫脆特性的特殊鋼鋼絲。即，可得到下述鋼絲:在從表面至1.0mm的深度為止的區(qū)域，縱橫比為2.0以上的珠光體塊的體積率相對于總珠光體為70%以上,并且在與軸向平行的剖面中，在從表面至1.0mm的深度為止的區(qū)域中片層方向與軸向之間的角度為40°以下的珠光體的體積率相對于總珠光體為60%以上。如上所述，在從表面至1.0mm的深度為止的區(qū)域，縱橫比為2.0以上的珠光體塊的體積率相對于總珠光體為70%以上時，可得到優(yōu)異的抗氫脆特性。但是，當(dāng)該體積率超過95%時，冷鍛性劣化。也就是說，冷鍛容易變得困難。因此，在從表面至1.0mm的深度為止的區(qū)域，這樣的珠光體塊的體積率設(shè)為相對于總珠光體為70% 95%。另外，為了得到更優(yōu)異的抗氫脆特性，該體積率優(yōu)選為80%以上。將用于體積率的評價的珠光體塊的縱橫比設(shè)為2.0以上是因為:當(dāng)縱橫比低于2.0時，未充分延伸的珠光體塊對抗氫脆特性沒有太大幫助。另外，如上所述，在與軸向平行的剖面中，在從表面至1.0mm的深度為止的區(qū)域中片層方向與軸向之間的角度為40°以下的珠光體的體積率相對于總珠光體為60%以上時，可得到優(yōu)異的抗氫脆特性。有助于提高抗氫脆特性的珠光體主要是該角度為40°以下的珠光體。因此，將用于體積率的評價的珠光體的該角度設(shè)為40°以下。另外，當(dāng)該角度為40°以下的珠光體的體積率低于60%時，抗氫脆特性的提高效果并不充分。因此，在與軸向平行的剖面中，這樣的珠光體的體積率設(shè)為相對于總珠光體為60%以上。另外，為了得到更優(yōu)異的抗氫脆特性，該體積率優(yōu)選為70%以上。另外，這里所謂的珠光體塊是指由取向差為15度以內(nèi)的鐵素體及滲碳體構(gòu)成的珠光體的單元，該取向差可由使用電子背散射衍射(EBSD:electron back scattereddiffraction)裝置測定的鐵素體的晶體取向圖求出。另外，珠光體塊的縱橫比是珠光體塊的長徑與短徑之比，在拉絲加工后的特殊鋼鋼絲中，實質(zhì)上等同于軸向的尺寸與垂直于軸向的方向(徑向)的尺寸之比。另外，片層方向可通過利用電子顯微鏡觀察與軸向平行的B1J面來進(jìn)行測定。并且，由如此制造的特殊鋼鋼絲來制作機械部件時，例如為了維持上述的顯微組織，不進(jìn)行球化退火等熱處理而在例如-20°c 50°C的室溫下進(jìn)行冷鍛等成型加工。另外，在冷鍛時，有時會因加工放熱而升溫至300°C左右。另外，本發(fā)明的對象的機械部件的抗拉強度為1200MPa以上且1500MPa以下。當(dāng)抗拉強度低于1200MPa時，不易產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象，無需適用本發(fā)明。而當(dāng)抗拉強度超過1500MPa時，難以通過冷鍛進(jìn)行成型加工，從而制造成本增加。另外，如此制造的機械部件具有高強度且優(yōu)異的抗氫脆特性，但為了提高其它的機械特性，例如優(yōu)選在200°C 600°C下保持10分鐘以上且60分鐘以下，然后進(jìn)行冷卻。通過進(jìn)行這樣的處理，可提高屈服強度、屈服比及延展性等。如上所述，通過這一系列的處理，使用調(diào)節(jié)了用于形成珠光體的化學(xué)成分的材料，并利用熱軋時的余熱將該材料浸潰到熔融鹽浴中，由此方法制成了大致完全是珠光體的特殊鋼線材。然后，將該特殊鋼線材在室溫下以特定的條件進(jìn)行拉絲加工，對強度及抗氫脆特性高的珠光體進(jìn)行調(diào)節(jié)，成型成機械部件。然后，根據(jù)需要，進(jìn)行較低溫度的熱處理以恢復(fù)延展性。其結(jié)果是，可廉價且顯著地提高抗拉強度為1200MPa以上且1500MPa以下的機械部件的抗氫脆特性。另外，作為拉絲加工，也無需進(jìn)行如現(xiàn)有技術(shù)那樣的強拉絲加工。實施例

接著，對本發(fā)明者們進(jìn)行過的實驗進(jìn)行說明。這些實驗中的條件等是為了確認(rèn)本發(fā)明的可實施性及效果而采用的例子，本發(fā)明并不限于這些例子。 首先，制作含有表1所示的成分的鋼種的鋼坯。接著，在表2所示的條件下，對鋼 坯進(jìn)行包含精軋的熱軋、第1熔融鹽槽中的恒溫保持、以及第2熔融鹽槽中的恒溫保持，得 到表2所示的線徑(7.0_ 15.0_)的線材。另外，第1熔融鹽槽及第2熔融鹽槽配置在 軋制線上，進(jìn)行所謂的在線(in-line)處理。另外，在熱軋后進(jìn)行取樣，測定珠光體相變前 的奧氏體晶粒的粒度號。其結(jié)果也示于表2。
權(quán)利要求
1.一種特殊鋼鋼絲，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C:0.35% 0.85%、S1:0.05% 2.0%、Μη:0.20% L 0% 及 Al:0.005% 0.05%，P 含量為 0.030% 以下，S 含量為 0.030% 以下，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 將C含量表示為(C%)時，在(C%)為0.35%以上且0.65%以下的情況下，珠光體的體積率為64 X (C%) +52%以上，在(C%)為超過0.65%且0.85%以下的情況下，珠光體的體積率為94%以上且100%以下，剩余部分的組織由先共析鐵素體或貝氏體中的I種或2種構(gòu)成，在從表面至1.0mm的深度為止的區(qū)域，縱橫比為2.0以上的珠光體塊的體積率為70%以上且95%以下，與軸向平行的剖面中的軸向與片層方向之間的角度為40°以下的珠光體的體積率相對于總珠光體為60%以上， 抗拉強度為1200MPa以上且低于1500MPa。
2.根據(jù)權(quán) 利要求1所述的特殊鋼鋼絲，其特征在于，N含量以質(zhì)量％計為0.0050%以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特殊鋼鋼絲，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有Cr:0.02% 1.0% 或 Ni:0.02% 0.50% 中的 I 種或 2 種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特殊鋼鋼絲，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有Ti:0.002% 0.050%、V:0.01 0.20% 或 Nb:0.005% 0.100% 中的 I 種或 2 種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特殊鋼鋼絲，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有B:0.0001% 0.0060%O
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特殊鋼鋼絲，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有Ca:0.001% 0.010%、Mg:0.001% 0.010% 或 Zr:0.001% 0.010% 中的 I 種或 2 種以上。
7.一種特殊鋼線材，其特征在于，以質(zhì)量%計含有C:0.35 0.85%,S1:0.05 2.0%、Mn:0.20 1.0%、P:0.030% 以下、S:0.030% 以下、Al:0.005 0.05%，剩余部分由 Fe 及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 將C含量表示為(C%)時，在(C%)為0.35%以上且0.65%以下的情況下，珠光體的體積率為64 X (C%) +52%以上，在(C%)為超過0.65%且0.85%以下的情況下，珠光體的體積率為94%以上且100%以下，剩余部分的組織由先共析鐵素體或貝氏體中的I種或2種構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的特殊鋼線材，其特征在于，N含量以質(zhì)量％計為0.0050%以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的特殊鋼線材，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有Cr:0.02% 1.0% 或 Ni:0.02% 0.50% 中的 I 種或 2 種。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的特殊鋼線材，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有Ti:0.002% 0.050%、V:0.01 0.20% 或 Nb:0.005% 0.100% 中的 I 種或 2 種以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的特殊鋼線材，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有B:0.0001% 0.0060%O
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的特殊鋼線材，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有Ca:0.001% 0.010%、Mg:0.001% 0.010% 或 Zr:0.001% 0.010% 中的 I 種或 2 種以上。
13.一種特殊鋼鋼絲的制造方法，其特征在于，具有下述工序: 進(jìn)行精軋溫度為800°C以上且950°C以下的鋼坯的熱軋，得到奧氏體晶粒的粒度號為8以上的鋼材；接著，將溫度變?yōu)?50°C以上且950°C以下的所述鋼材浸潰到溫度為400°C以上且600°C以下的第I熔融鹽槽中，恒溫保持5秒以上且150秒以下； 接著，將所述鋼材浸潰到溫度為500°C以上且600°C以下的第2熔融鹽槽中，恒溫保持5秒以上且150秒以下；和 接著，在室溫下對所述線材實施總斷面收縮率為25%以上且80%以下的拉絲加工， 所述鋼材以質(zhì)量％計含有C:0.35% 0.85%、S1:0.05% 2.0%、Mn:0.20% 1.0%及Al:0.005% 0.05%, P含量為0.030%以下，S含量為0.030%以下，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的特殊鋼鋼絲的制造方法，其特征在于，所述拉絲加工中的最終拉絲的斷面收縮率為1%以上且15%以下。
15.一種特殊鋼線材的制造方法，其特征在于，具有下述工序: 進(jìn)行精軋溫度為800°C以上且950°C以下的鋼坯的熱軋，得到奧氏體晶粒的粒度號為8以上的鋼材； 接著，將溫度變?yōu)?50°C以上且950°C以下的所述鋼材浸潰到溫度為400°C以上且600°C以下的第I熔融鹽槽中，恒溫保持5秒以上且150秒以下；和 接著，將所述鋼材浸潰到溫度為500°C以上且600°C以下的第2熔融鹽槽中，恒溫保持5秒以上且150秒以下，所述鋼材以質(zhì)量％計含有c:0.35% 0.85%、S1:0.05% 2.0%、Mn:0.20% 1.0%及Al:0.005% 0.05%, P含量為0.030%以下，S含量為0.030%以下，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
16.一種機械部件，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C:0.35% 0.85%,S1:0.05% 2.0%、Mn:0.20% 1.0% 及 Al:0.005% 0.05%，P 含量為 0.030% 以下，S 含量為 0.030% 以下，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 將C含量表示為(C%)時，在(C%)為0.35%以上且0.65%以下的情況下，珠光體的體積率為64 X (C%) +52%以上，在(C%)為超過0.65%且0.85%以下的情況下，珠光體的體積率為94%以上且100%以下，剩余部分的組織由先共析鐵素體或貝氏體中的I種或2種構(gòu)成，在從表面至1.0mm的深度為止的區(qū)域，縱橫比為2.0以上的珠光體塊的體積率為70%以上且95%以下，與軸向平行的剖面中的軸向與片層方向之間的角度為40°以下的珠光體的體積率相對于總珠光體為60%以上， 抗拉強度為1200MPa以上且低于1500MPa。
全文摘要
本發(fā)明的特殊鋼鋼絲及特殊鋼線材具有規(guī)定的組成，將C含量表示為(C%)時，在(C%)為0.35%以上且0.65%以下的情況下，珠光體的體積率為64×(C%)+52%以上，在(C%)為超過0.65%且0.85%以下的情況下，珠光體的體積率為94%以上且100%以下，剩余部分的組織由先共析鐵素體或貝氏體中的1種或2種構(gòu)成。另外，在從表面至1.0mm的深度為止的區(qū)域，縱橫比為2.0以上的珠光體塊的體積率為70%以上且95%以下，與軸向平行的剖面中的軸向與片層方向之間的角度為40°以下的珠光體的體積率相對于總珠光體為60%以上。
文檔編號C22C38/54GK103080353SQ20118003969
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者小此木真, 山崎真吾, 川名章文, 后藤田英昭 申請人:新日鐵住金株式會社