熱鍛用軋制棒鋼或線材的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供熱鍛后也具有優(yōu)異的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度、耐磨耗性和切削性的熱鍛用軋制棒鋼或線材。本發(fā)明提供的熱鍛用軋制棒鋼或線材，其化學(xué)組成含有C、Si、Mn、S、Cr、Mo(也可以不含有)、Al、N，剩余部分由Fe和雜質(zhì)組成。對于化學(xué)組成而言進(jìn)而由式(1)定義的fn1為1.60～2.10。上述熱鍛用軋制棒鋼或線材的組織包含鐵素體-珠光體組織、鐵素體-珠光體-貝氏體組織、或鐵素體-貝氏體組織。對于橫斷面以每一個(gè)視野的面積62500μm2隨機(jī)觀察測定15個(gè)視野時(shí)的鐵素體平均粒徑的最大值/最小值為2.0以下。fn1=Cr+2×Mo(1)，在此，在式(1)中的各元素符號代入所對應(yīng)的元素的含量(質(zhì)量%)。
【專利說明】熱鍛用軋制棒鋼或線材
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及棒鋼或線材，更具體而言，涉及熱鍛用軋制棒鋼或線材。
【背景技術(shù)】
[0002]齒輪、滑輪等機(jī)械部件被利用于汽車或產(chǎn)業(yè)機(jī)械。這些機(jī)械部件大部分用以下的方法制造。準(zhǔn)備由機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼形成的原材料。原材料例如具有相當(dāng)于JIS標(biāo)準(zhǔn)的SCr420、SCM420或SNCM420的化學(xué)組成。原材料例如為熱軋棒鋼或線材。對原材料實(shí)施熱鍛，制造中間品。對中間品根據(jù)需要實(shí)施正火。進(jìn)而對中間品實(shí)施切削加工。對所切削的中間品實(shí)施表面硬化處理。表面硬化處理例如為滲碳淬火、碳氮共滲淬火、或高頻淬火。對經(jīng)過表面硬化處理的中間品在200°C以下的回火溫度下實(shí)施回火。對回火后的中間品根據(jù)需要實(shí)施噴丸硬化處理。通過以上工序制造機(jī)械部件。
[0003]近年，為了應(yīng)對汽車的耗油量提高、引擎的高輸出功率化，機(jī)械部件被輕量化、小型化。施加于機(jī)械部件的負(fù)荷與以往相比增加。因此，對機(jī)械部件要求優(yōu)異的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度(接觸疲勞強(qiáng)度)和耐磨耗性。
[0004]另一方面，也要求降低機(jī)械部件的制造成本。具體而言，為了降低制造成本，要求省略噴丸硬化等附加的工序。另外，切削加工成本在制造成本中所占的比例大。因此，為了降低制造成本，對于成為機(jī)械部件的原材料的熱鍛用軋制棒鋼或線材要求高的切削性。
[0005]因此，對于成為機(jī)械部件的原材料的熱鍛用軋制棒鋼或線材，除了優(yōu)異的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度和耐磨耗性之外，還要求優(yōu)異的切削性。
[0006]改善成為機(jī)械部件的原材料的鋼的特性的技術(shù)提案于日本特開昭60-21359號公報(bào)、日本特開平7-242994號 公報(bào)、和日本特開平7-126803號公報(bào)。
[0007]對于日本特開昭60-21359號公報(bào)中公開的齒輪用鋼而言，規(guī)定S1:0.1%以下、P:0.01%以下。日本特開昭60-21359號公報(bào)中記載了通過這種規(guī)定，齒輪用鋼具有高的強(qiáng)度、
強(qiáng)韌且可靠性高。
[0008]日本特開平7-242994號公報(bào)中公開的齒輪用鋼，其含有Cr:1.50~5.0%，進(jìn)而根據(jù)需要滿足 7.5%>2.2 X Si (%) +2.5 XMn (%) +Cr (%) +5.7 XMo (%)，含有 Si:0.40 ~1.0%。日本特開平7-242994號公報(bào)中記載了通過具有這種化學(xué)組成，齒輪用鋼具有優(yōu)異的齒面強(qiáng)度。
[0009]日本特開平7-126803號公報(bào)中公開的滲碳齒輪用鋼，其含有S1:0.35~3.0%以下、V:0.05~0.5%等。日本特開平7-126803號公報(bào)中記載了通過具有這種化學(xué)組成，齒輪用鋼具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和高的面疲勞強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]但是，日本特開昭60-21359號公報(bào)中，沒有對面疲勞強(qiáng)度進(jìn)行研究。因此，日本特開昭60-21359號公報(bào)中公開的齒輪用鋼的面疲勞強(qiáng)度有可能低。日本特開平7-242994號公報(bào)中，沒有對彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行研究。因此，日本特開平7-242994號公報(bào)中公開的齒輪用鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度有可能低。日本特開平7-126803號公報(bào)中公開的齒輪用鋼含有V15V提高熱鍛后的鋼的硬度。因此，熱鍛后的鋼的切削性有可能降低?？傊?，日本特開昭60-21359號公報(bào)、日本特開平7-242994號公報(bào)、和日本特開平7-126803號公報(bào)中沒有公開具有優(yōu)異的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度和耐磨耗性并且具有優(yōu)異的切削性的鋼。
[0011]本發(fā)明的目的在于，提供即使在熱鍛后，也具有優(yōu)異的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度、耐磨耗性和切削性的熱鍛用軋制棒鋼或線材。
[0012]用于解決問題的方案
[0013]本發(fā)明提供的熱鍛用軋制棒鋼或線材，其化學(xué)組成按質(zhì)量％計(jì)含有C:0.1~0.25%,S1:0.30 ~0.60%、Mn:0.50 ~1.0%、S:0.003 ~0.05%,Cr:1.50 ~2.00%,Mo:0.10%以下(包括0%)、A1:0.025~0.05%、N:0.010~0.025%，剩余部分由Fe和雜質(zhì)組成，雜質(zhì)中的P、Ti和O分別為P:0.025%以下、T1:0.003%以下、0(氧):0.002%以下，由式(I)定義的fnl為1.60~2.10。上述熱鍛用軋制棒鋼或線材的組織包含鐵素體-珠光體組織、鐵素體-珠光體-貝氏體組織、或鐵素體-貝氏體組織。對于橫斷面以每一個(gè)視野的面積62500 μ m2測定15個(gè)視野得到的鐵素體平均粒徑的最大值/最小值為2.0以下。
[0014]fnl=Cr+2XMo (I)
[0015]在此，在式(I)中的各元素符號代入所對應(yīng)的元素的含量(質(zhì)量％)。
[0016]本發(fā)明提供的熱鍛用棒鋼或線材具有優(yōu)異的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度、耐磨耗性和切削性。
[0017]本發(fā)明提供的熱鍛用軋制棒鋼或線材可以按質(zhì)量％計(jì)含有Nb:0.08%以下來替代Fe的一部分。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為實(shí)施例中制作的滾軸點(diǎn)蝕試驗(yàn)用的小滾軸試驗(yàn)片的側(cè)視圖。
[0019]圖2為實(shí)施例中制作的帶切口小野式旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)片的側(cè)視圖。
[0020]圖3為表示實(shí)施例中的滲碳淬火條件的圖。
[0021 ] 圖4為實(shí)施例中的滾軸點(diǎn)蝕試驗(yàn)用的大滾軸的主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明人等對熱鍛用軋制棒鋼或線材(以下僅稱為棒鋼或線材)的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度、耐磨耗性和切削性進(jìn)行了調(diào)查以及研究。其結(jié)果，本發(fā)明人等得到以下的發(fā)現(xiàn)。
[0023](a)若Si含量提高則鋼的面疲勞強(qiáng)度和耐磨耗性提高。進(jìn)而，若Cr含量和Mo含量提高，則鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度和耐磨耗性提高。
[0024](b)另一方面，若Mo含量過高，則熱鍛后的鋼以及熱鍛進(jìn)而正火后的鋼中，貝氏體的生成得到促進(jìn)。同樣地不含有Mo的情況下，若Cr含量過高則也會促進(jìn)貝氏體的生成。貝氏體使鋼的切削性降低。因此，優(yōu)選抑制貝氏體的生成、從而可以抑制鋼的切削性的降低。
[0025](C)通過以上，為了得到優(yōu)異的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度及耐磨耗性和優(yōu)異的切削性，優(yōu)選調(diào)整Si含量、Mo含量和Cr含量。特別是為了提高彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度和耐磨耗性并且提高切削性，優(yōu)選調(diào)整Cr含量和Mo含量的總量。具體而言，若鋼的化學(xué)組成滿足式(2)，則能夠得到優(yōu)異的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度、耐磨耗性和切削性。[0026]1.60 ( Cr+2XMo ( 2.10(2)
[0027]在此，在式(2)中的各元素符號代入所對應(yīng)的元素的含量(質(zhì)量％)。
[0028](d)若棒鋼或線材中的晶粒直徑的不均大，則彎曲疲勞強(qiáng)度降低。若晶粒直徑的不均增大則進(jìn)而面疲勞強(qiáng)度也有可能降低。作為表示晶粒直徑的不均的程度的指標(biāo)，鐵素體平均粒徑比如下所述定義。在棒鋼或線材的橫斷面中，由去除了表層的脫碳層的區(qū)域選擇各視野的面積為62500 μ m2的15個(gè)視野。對所選擇的15個(gè)視野分別實(shí)施圖像分析。具體而言，各視野中測定鐵素體平均粒徑。各視野的鐵素體平均粒徑根據(jù)JIS 60551 (2005)中規(guī)定的切斷法測定。
[0029]在15個(gè)視野分別確定的鐵素體平均粒徑中選擇最大值和最小值。然后，求出最大值/最小值。所求出的值定義為鐵素體平均粒徑比。也就是說，鐵素體平均粒徑比用以下的式⑶定義。
[0030]鐵素體平均粒徑比=15個(gè)視野中得到的鐵素體平均粒徑中的最大值/15個(gè)視野中得到的鐵素體平均粒徑中的最小值(3)
[0031]鐵素體平均粒徑比為2.0以下的情況下，鋼中的晶粒的不均小。因此，鋼的彎曲疲
勞強(qiáng)度和面疲勞強(qiáng)度高。
[0032]本發(fā)明提供的熱鍛用軋制棒鋼或線材是基于上述發(fā)現(xiàn)完成的。以下對本發(fā)明提供的熱鍛用軋制棒鋼或線材進(jìn)行詳細(xì)說明。以下，構(gòu)成化學(xué)組成的元素的含量的“ ％”指的是 “質(zhì)量％”。
[0033][化學(xué)組成]
[0034]本發(fā)明提供的棒鋼或線材的化學(xué)組成含有以下的元素。
[0035]C:0.1 ~0.25%
[0036]碳(C)使?jié)B碳淬火或碳氮共滲淬火性提高。因此，C使鋼的強(qiáng)度提高。特別是C使?jié)B碳淬火或碳氮共滲淬火后的機(jī)械部件的芯部的強(qiáng)度提高。另一方面，若含有過量的C，則滲碳淬火或碳氮共滲淬火后的機(jī)械部件的形變量顯著增加。因此，C含量為0.1~0.25%。優(yōu)選的C含量的下限高于0.1%，更優(yōu)選為0.15%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.18%以上。優(yōu)選的C含量的上限不足0.25%，更優(yōu)選為0.23%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.20%以下。
[0037]Si:0.30 ~0.60%
[0038]硅(Si)使鋼的淬火性提高。Si進(jìn)而使鋼的抗回火軟化提高。因此，Si使鋼的面疲勞強(qiáng)度和耐磨耗性提高。另一方面，若含有過量的Si，則鋼的熱鍛后的強(qiáng)度過高。其結(jié)果，鋼的切削性降低。若含有過量的Si，則進(jìn)而彎曲疲勞強(qiáng)度降低。因此，Si含量為0.30~0.60%。優(yōu)選的Si含量的下限高于0.30%，更優(yōu)選為0.40%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.45%以上。優(yōu)選的Si含量的上限不足0.60%，更優(yōu)選為0.57%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.55%以下。
[0039]Mn:0.50 ~1.0%
[0040]錳(Mn)使鋼的淬火性提高、鋼的強(qiáng)度提高。因此，Mn使經(jīng)過滲碳淬火或碳氮共滲淬火的機(jī)械部件的芯部的強(qiáng)度提高。另一方面，若含有過量的Mn，則熱鍛后的鋼的切削性降低。進(jìn)而，若含有過量的Mn，則在鋼的表面生成Mn氧化物。其結(jié)果，滲碳淬火或碳氮共滲淬火后的滲碳異常層的深度增大。滲碳異常層例如為晶界氧化層和不完全淬火層。若滲碳異常層的深度增大，則鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度和點(diǎn)蝕強(qiáng)度降低。點(diǎn)蝕為面疲勞的破壞形態(tài)之一。因此，若點(diǎn)蝕強(qiáng)度低則面疲勞強(qiáng)度也降低。因此，Mn含量為0.50~1.0%。優(yōu)選的Mn含量的下限高于0.50%，更優(yōu)選為0.55%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.60%以上。Mn含量的優(yōu)選上限不足1.0%，更優(yōu)選為0.95%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.9%以下。
[0041]S:0.003 ~0.05%
[0042]硫(S)與Mn結(jié)合而形成MnS。MnS使鋼的切削性提高。另一方面，若含有過量的S則形成粗大的MnS。粗大的MnS使鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度和面疲勞強(qiáng)度降低。因此，S含量為0.003~0.05%。優(yōu)選的S含量的下限高于0.003%，更優(yōu)選為0.005%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.01%以上。優(yōu)選的S含量的上限不足0.05%，更優(yōu)選為0.03%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.02%以下。
[0043]Cr: 1.50 ~2.00%
[0044]鉻(Cr)使鋼的淬火性和鋼的抗回火軟化提高。因此，Cr使鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度和耐磨耗性提高。另一方面，若含有過量的Cr，則熱鍛后或正火后的鋼中，貝氏體的生成得到促進(jìn)。因此，鋼的切削性降低。因此，Cr含量為1.50~2.00%。優(yōu)選的Cr含量的下限高于1.50%，更優(yōu)選為1.70%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為1.80%以上。優(yōu)選的Cr含量的上限不足2.00%，更優(yōu)選為1.95%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為1.90%以下。
[0045]Mo:0.10% 以下(包含 0%)
[0046]鑰(Mo)也可以不含有。Mo使鋼的淬火性和抗回火軟化提高。因此，Mo使鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度和耐磨耗性提高。另一方面，若含有過量的Mo，則熱鍛后或正火后的鋼中，貝氏體生成得到促進(jìn)。因此，鋼的切削性降低。因此，Mo含量為0.10%以下(包括0%)。優(yōu)選的Mo含量的下限為0.02%以上。優(yōu)選的Mo含量的上限不足0.10%,更優(yōu)選為0.08%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.0 5%以下。
[0047]Al:0.025 ~0.05%
[0048]鋁(Al)使鋼脫氧。Al進(jìn)而與N結(jié)合而形成AIN。AlN抑制由于滲碳加熱所導(dǎo)致的奧氏體晶粒的粗化。另一方面，若含有過量的Al則形成粗大的Al氧化物。粗大的Al氧化物使鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度降低。因此，Al含量為0.025~0.05%。優(yōu)選的Al含量的下限高于0.025%，更優(yōu)選為0.027%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.030%以上。優(yōu)選的Al含量的上限不足0.05%，更優(yōu)選為0.045%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.04%以下。
[0049]N:0.010 ~0.025%
[0050]氮(N)與Al或Nb結(jié)合而形成AlN或NbN。AlN或NbN抑制由于滲碳加熱所導(dǎo)致的奧氏體晶粒的粗化。另一方面，若含有過量的N，則在制鋼工序中難以穩(wěn)定地制造。因此，N含量為0.010~0.025%。優(yōu)選的N含量的下限高于0.010%,更優(yōu)選為0.012%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.013%以上。優(yōu)選的N含量的上限不足0.025%，更優(yōu)選為0.020%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.018%以下。
[0051]本發(fā)明提供的棒鋼或線材的化學(xué)組成的剩余部分由Fe和雜質(zhì)組成。本說明書中的雜質(zhì)指的是由用作鋼的原料的礦石、廢料或制造工序的環(huán)境等混入的元素。本發(fā)明中，作為雜質(zhì)的P、Ti和0(氧)的含量如下所述進(jìn)行限制。
[0052]P:0.025% 以下
[0053]磷(P)在晶界偏析而使晶界脆化。因此，P使鋼的疲勞強(qiáng)度降低。因此優(yōu)選P含量盡可能低。P含量為0.025%以下。優(yōu)選的P含量不足0.025%，進(jìn)一步優(yōu)選為0.020%以下。[0054]Ti:0.003% 以下
[0055]鈦(Ti)與N結(jié)合而形成粗大的TiN。粗大的TiN使鋼的疲勞強(qiáng)度降低。因此，Ti含量優(yōu)選盡可能低，Ti含量為0.003%以下。優(yōu)選的Ti含量不足0.003%，進(jìn)一步優(yōu)選為0.002% 以下。
[0056]0(氧):0.002% 以下
[0057]0(氧)與Al結(jié)合而形成氧化物系夾雜物。氧化物系夾雜物使鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度降低。因此，O含量優(yōu)選盡可能低。O含量為0.002%以下。優(yōu)選的O含量不足0.002%，進(jìn)一步優(yōu)選為0.001%以下。
[0058]本發(fā)明提供的棒鋼或線材的化學(xué)組成進(jìn)而滿足式(2)。
[0059]1.60 ( Cr+2XMo ( 2.10(2)
[0060]在此，在式(2)中的各元素符號代入所對應(yīng)的元素的含量(質(zhì)量％)。
[0061]如上所述，Cr和Mo都使鋼的淬火性和抗回火軟化提高。因此，Cr和Mo使鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度和耐磨耗性提高。將Mo和Cr進(jìn)行比較可知，Mo以Cr的一半的含量發(fā)揮與Cr相同程度的效果(彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度和耐磨耗性的提高)。因此，定義為fnl=Cr+2Mo。在fnl中的各元素符號代入所對應(yīng)的元素(Cr或Mo)的含量(質(zhì)量％)。
[0062]若fnl不足1.60，則鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度和耐磨耗性中的至少一種以上降低。另一方面，若fnl超過2.10，則熱鍛后或正火后的鋼中，貝氏體的生成得到促進(jìn)。因此，鋼的切削性降低。若fnl為1.60~2.10，則可以抑制鋼的切削性降低并且提高鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度和耐磨耗性。fnl的優(yōu)選的下限為1.80以上。fnl的優(yōu)選的上限不足2.00。
[0063]本發(fā)明提供的熱鍛用軋制棒鋼或線材的化學(xué)組成還可以含有Nb來替代Fe的一部分。
[0064]Nb:0.08% 以下
[0065]鈮(Nb)為選擇元素。Nb與C、N結(jié)合而形成Nb碳化物、Nb氮化物或Nb碳氮化物。Nb碳化物、Nb氮化物和Nb碳氮化物與Al氮化物同樣地在滲碳加熱時(shí)抑制奧氏體晶粒粗化。Nb即使少，只要含有則能夠得到上述效果。另一方面，若含有過量的Nb則Nb碳化物、Nb氮化物和Nb碳氮化物粗化。因此，在滲碳加熱時(shí)不能抑制奧氏體晶粒的粗化。因此，Nb含量為0.08%以下。優(yōu)選的Nb含量的下限為0.01%以上。優(yōu)選的Nb含量的上限不足0.08%，進(jìn)一步優(yōu)選為0.05%以下。
[0066][顯微組織]
[0067]本發(fā)明提供的棒鋼或線材的顯微組織包含鐵素體-珠光體組織、鐵素體-珠光體-貝氏體組織、或鐵素體-貝氏體組織。在此，“鐵素體-珠光體組織”指的是基體(母相)包含鐵素體和珠光體的兩相組織?！拌F素體-珠光體-貝氏體組織”指的是基體包含鐵素體、珠光體和貝氏體的三相組織?！拌F素體-貝氏體組織”指的是基體包含鐵素體和貝氏體的兩相組織。
[0068]總之，本發(fā)明提供的棒鋼或線材的顯微組織不含有馬氏體。馬氏體硬質(zhì)，使鋼的延展性降低。因此，輸 送或矯正含有馬氏體的棒鋼或線材時(shí)，棒鋼或線材容易產(chǎn)生裂紋。本發(fā)明提供的棒鋼或線材的顯微組織由于不含有馬氏體，因此在矯正時(shí)或輸送時(shí)不易產(chǎn)生裂紋。[0069]上述各相利用下述方法鑒定。切出包含棒鋼或線材的垂直于長度方向的斷面(橫斷面)的中心部的樣品。將所切出的樣品的表面(包含中心部)鏡面研磨。將所研磨的表面用硝酸乙醇腐蝕液腐蝕。對所腐蝕的表面用倍率400倍的光學(xué)顯微鏡進(jìn)行顯微組織觀察。具體而言，所腐蝕的表面中，由去除了棒鋼或線材的表層的脫碳層的區(qū)域任意選擇15個(gè)視野。然后觀察各視野，鑒定顯微組織。若15個(gè)視野中的任意一個(gè)都含有貝氏體，則判斷該鋼的顯微組織包含貝氏體。對于鐵素體和珠光體也同樣地判斷。各視野的尺寸為250微米(μ--) X 250 微米(μ--) =62500 μ m2 O
[0070]對于上述顯微組織而言，進(jìn)而橫斷面中，通過式(3)定義的鐵素體平均粒徑比為
2.0以下。
[0071]對上述15個(gè)視野分別實(shí)施圖像分析。具體而言，對于各視野鑒定鐵素體相。測定所鑒定的鐵素體相內(nèi)的鐵素體粒徑。各視野的鐵素體平均粒徑根據(jù)Jis 60551 (2005)中規(guī)定的切斷法測定。
[0072]在15個(gè)視野分別確定的鐵素體平均粒徑(總計(jì)15個(gè))中選擇最大值和最小值。然后，基于上述式(3)求出鐵素體平均粒徑比=(鐵素體平均粒徑的最大值/鐵素體平均粒徑的最小值)。
[0073]熱軋后的鋼材(也就是說熱軋?jiān)瓨硬牧?中，晶粒直徑不均勻時(shí)，在作為后工序的熱鍛后或滲碳淬火后、晶粒直徑也仍然不均勻。若晶粒直徑不均勻，則彎曲疲勞強(qiáng)度和面疲勞強(qiáng)度降低。因此，熱軋?jiān)瓨硬牧现械木ЯＶ睆絻?yōu)選盡可能均勻。為了評價(jià)晶粒直徑的均勻程度，優(yōu)選評價(jià)鐵素體平均粒徑比。與珠光體、貝氏體相比，鐵素體粒徑通過蝕刻就可以容易地觀察。因此若調(diào)查鐵素體平均粒徑的均勻程度(也就是說鐵素體平均粒徑比)，則容易評價(jià)組織內(nèi)的晶粒直徑的均勻程度。進(jìn)而，疲勞破壞以強(qiáng)度最低的部分作為起點(diǎn)產(chǎn)生。因此，與以鐵素體平均粒徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差作為指標(biāo)相比，以鐵素體平均粒徑的最大值/最小值作為指標(biāo)時(shí)，適于彎曲疲勞強(qiáng)度和面疲勞強(qiáng)度的評價(jià)。
[0074]若顯微組織包含含有上述鐵素`體的各種混合組織、并且鐵素體平均粒徑比為2.0以下，則棒鋼或線材內(nèi)的晶粒直徑的不均小。因此，熱鍛后或滲碳淬火后的鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度和面疲勞強(qiáng)度提高。鐵素體平均粒徑比優(yōu)選為1.6以下。
[0075]另一方面，若鐵素體平均粒徑比超過2.0，則鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度和面疲勞強(qiáng)度中的一種以上降低。
[0076][制造方法]
[0077]對本發(fā)明的棒鋼或線材的制造方法的一例以及以齒輪和滑輪為代表的機(jī)械部件的制造方法的一例進(jìn)行說明。需要說明的是，制造方法不限于下述。
[0078]制造具有上述化學(xué)組成、并且滿足式(2)的鋼液。使用鋼液，通過連續(xù)鑄造法制造鑄坯(板坯或大方坯)。連續(xù)鑄造法中，對凝固中途的鑄坯施加壓下。接著將鑄坯加熱。此時(shí)的加熱溫度為1250~1300°C，加熱時(shí)間為10小時(shí)以上。用開坯機(jī)將加熱了的鑄坯開坯，制造鋼還(billet)。
[0079]將鋼坯熱軋而制造熱鍛用棒鋼或線材。具體而言，加熱鋼坯。此時(shí)的加熱溫度為1150~1200°C，加熱時(shí)間為1.5小時(shí)以上。將加熱了的鋼坯熱軋，制造棒鋼或線材。使熱軋的精加工溫度為900~1000°C。精軋前不實(shí)施水冷。精軋后，將棒鋼或線材以大氣中的自然冷卻(以下僅稱為自然冷卻)以下的冷卻速度冷卻至600°C以下的表面溫度。熱軋中，由式(4)定義的斷面收縮率(%)為87.5%以上。
[0080]斷面收縮率={1_(棒鋼、線材的斷面積/鋼坯的斷面積)} X 100 (4)
[0081]也可以不將精軋后的棒鋼或線材以自然冷卻以下的冷卻速度冷卻至室溫。也可以在棒鋼或線材的表面溫度達(dá)到600°C以下后，以空氣冷卻、噴霧冷卻、水冷等比自然冷卻高的冷卻速度冷卻棒鋼或線材。
[0082]上述加熱溫度指的是加熱爐的爐內(nèi)溫度的平均值。上述加熱時(shí)間指的是上述加熱溫度下的在爐時(shí)間。精加工溫度指的是剛精軋之后的棒鋼、線材的表面溫度。精軋例如指的是連續(xù)式乳機(jī)中、用于乳制的多臺中末尾一臺中的乳制。精加工后的冷卻速度指的是棒鋼、線材的表面冷卻速度。
[0083]使用熱鍛用軋制棒鋼或線材制造機(jī)械部件的方法的一例如下所述。
[0084]對于熱鍛用軋制棒鋼或線材實(shí)施熱鍛，制造粗形狀的中間品。對于中間品，可以實(shí)施調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理例如為正火。將中間品機(jī)械加工而形成規(guī)定的形狀。機(jī)械加工例如為切削或穿孔。
[0085]對于機(jī)械加工后的中間品，可以實(shí)施表面硬化處理。表面硬化處理例如為滲碳處理、氮化處理或高頻淬火處理等。對于實(shí)施了表面硬化處理的中間品實(shí)施精加工，制造機(jī)械部件。
[0086]通過以上工序制造的棒鋼或線材在熱鍛后也具有優(yōu)異的彎曲疲勞強(qiáng)度、面疲勞強(qiáng)度、耐磨耗性和優(yōu)異的切削性。
[0087]實(shí)施例1`[0088]用70噸轉(zhuǎn)爐熔煉具有表1所示化學(xué)成分的鋼A~C。
[0089][表 I]
【權(quán)利要求】
1.一種熱鍛用乳制棒鋼或線材，其化學(xué)組成按質(zhì)量％計(jì)含有 C:0.1 ~0.25%、
S1:0.30 ~0.60%、
Mn:0.50 ~1.0%、
S:0.003 ~0.05%、
Cr:1.50 ~2.00%、 Mo:0.10%以下、包括0%、
Al:0.025 ~0.05%、
N:0.010 ~0.025%， 剩余部分由Fe和雜質(zhì)組成， 所述雜質(zhì)中的P、Ti和O分別為 P:0.025% 以下、
T1:0.003% 以下、 0(氧):0.002% 以 下， 由式(I)定義的fnl為1.60~2.10， 組織包含鐵素體-珠光體組織、鐵素體-珠光體-貝氏體組織、或鐵素體-貝氏體組織，對于橫斷面以每一個(gè)視野的面積62500 μ m2觀察測定15個(gè)視野得到的鐵素體平均粒徑的最大值/最小值為2.0以下，fnl=Cr+2XMo (I) 在此，在式(I)中的各元素符號代入所對應(yīng)的元素的含量，其中含量的單位為質(zhì)量％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱鍛用軋制棒鋼或線材，其中，fnl為1.80以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱鍛用軋制棒鋼或線材，其按質(zhì)量％計(jì)含有Nb:0.08%以下來替代Fe的一部分。
【文檔編號】C22C38/60GK103797144SQ201280042519
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月31日
【發(fā)明者】志賀聰, 堀本雅之, 大藤善弘, 今高秀樹, 臼井佑介, 大橋徹也 申請人:新日鐵住金株式會社