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KR101939435B1 - Round steel material for cold forging - Google Patents

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KR101939435B1
KR101939435B1 KR1020157004118A KR20157004118A KR101939435B1 KR 101939435 B1 KR101939435 B1 KR 101939435B1 KR 1020157004118 A KR1020157004118 A KR 1020157004118A KR 20157004118 A KR20157004118 A KR 20157004118A KR 101939435 B1 KR101939435 B1 KR 101939435B1
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신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
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Abstract

구상화 소둔 후의 냉간 단조성이 우수한 냉간 단조용 환강재를 제공한다.
본 실시 형태에 의한 냉간 단조용 환강재에서는, 미크로 조직이 페라이트, 펄라이트 및 구상 시멘타이트로 이루어지고, 페라이트의 평균 결정입경이 10μm이며, 라멜라 간격이 200nm 이하인 펄라이트가 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율이 20% 미만이다. 또한, 냉간 단조용 환강재 중 표면에서 반경×0.15깊이까지의 영역의 미크로 조직에 있어서, 페라이트의 평균 결정입경이 5μm 이하이며, 라멜라 간격이 200nm인 펄라이트가 영역의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율이 10% 미만이며, 구상 시멘타이트의 개수가 1.0×105개/mm2 이상이다.
A cold-rolled forging material excellent in cold-rolling after spheroidizing annealing is provided.
In the cold forging steel according to the present embodiment, the microstructure is composed of ferrite, pearlite and spherical cementite, the average crystal grain size of the ferrite is 10 탆, the percentage of the area occupied by the pearlite with the lamellar spacing of 200 nm or less in the microstructure is 20% . In the microstructure of the area from the surface to the radius x 0.15 depth, the average crystal grain size of the ferrite is not more than 5 占 퐉 and the area ratio of the pearlite having the lamellar spacing of 200 nm in the microstructure of the region is 10 %, And the number of spherical cementites is 1.0 x 10 5 / mm 2 or more.

Description

냉간 단조용 환강재{ROUND STEEL MATERIAL FOR COLD FORGING} {ROUND STEEL MATERIAL FOR COLD FORGING}

본 발명은, 환강재에 관한 것으로, 더 상세한 것은, 냉간 단조용 환강재에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flange member, and more particularly to a cold rolled forging member.

구조용 강 강재는, 자동차용 부품, 산업 기계용 부품 및 건설 기계용 부품 등의 기계 구조용 부품의 소재가 된다. 구조용 강 강재로는, 기계 구조용 탄소강 강재 및 기계 구조용 합금강 강재가 이용된다. Structural steel steels are materials for mechanical structural parts such as parts for automobiles, parts for industrial machines, and parts for construction machines. As structural steel steels, carbon steel steels for mechanical structure and alloy steel steels for mechanical structure are used.

이러한 강재로부터 부품을 제조하기 위해, 종래는 주로, 열간 단조 공정 및 절삭 공정이 실시되어 왔다. 그러나, 최근, 생산성의 향상을 목적으로, 이러한 공정 대신에, 냉간 단조 공정에 의한 부품의 제조가 검토되고 있다. In order to manufacture parts from such a steel, conventionally, mainly a hot forging process and a cutting process have been carried out. However, in recent years, for the purpose of improving productivity, the production of parts by the cold forging process has been studied instead of such a process.

그러나, 냉간 단조의 가공도는 일반적으로 크다. 따라서, 냉간 단조 시의 강재의 균열의 발생을 억제하는 것, 바꾸어 말하면, 강재의 냉간 단조성을 높이는 것이 과제이다. However, the degree of processing of cold forging is generally large. Therefore, it is a problem to suppress the occurrence of cracks in the steel material during cold forging, in other words, to raise the cold-rolling composition of the steel material.

기계 구조용 탄소강 강재 및 기계 구조용 합금강 강재를 냉간 단조하는 경우, 통상, 열간 압연된 강재에 대해 연화 소둔(이하, 구상화 소둔이라고 한다.)을 실시하여 탄화물의 구상화율을 높인다. 이것에 의해, 강재의 경도가 내려가, 높은 냉간 단조성이 얻어진다. 그러나, 구상화 소둔이 실시된 강재여도 냉간 단조 시에 균열이 발생하는 경우가 있다. When cold forging a carbon steel steel material for mechanical structure and an alloy steel steel for mechanical structure, softening annealing (hereinafter referred to as spheroidizing annealing) is generally performed on the hot-rolled steel material to increase the spheroidizing rate of the carbide. As a result, the hardness of the steel material is lowered, and a high cold-rolled steel composition is obtained. However, cracks may occur in cold forging even in a steel material subjected to spheroidizing annealing.

구상화 소둔 후의 냉간 단조성을 높인 냉간 단조용 강재가 일본국 특허공개 2001-240940호 공보(특허 문헌 1), 일본국 특허공개 2001-11575호 공보(특허 문헌 2) 및 일본국 특허공개 2011-214130호 공보(특허 문헌 3)에 제안되어 있다. Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2001-240940 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-11575 (Patent Document 2), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-214130 disclose a cold forging steel material having increased cold- (Patent Document 3).

특허 문헌 1에 개시된 냉간 단조용 봉선재(棒線材)의 화학 조성은, 질량%로, C:0.1~0.6%, Si:0.01~0.5%, Mn:0.2~1.7%, S:0.01~0.15%, Al:0.015~0.05%, N:0.003~0.025%를 함유하고, 필요에 따라, Ni:3.5% 이하, Cr:2% 이하, Mo:1% 이하, Nb:0.005~0.1%, V:0.03~0.3%, Te:0.02% 이하, Ca:0.02% 이하, Zr:0.01% 이하, Mg:0.035% 이하, Y:0.1% 이하 및 희토류 원소:0.15% 이하 중 1종 이상을 포함하고, P:0.035% 이하, O:0.003% 이하로 제한하며, 잔부 Fe 및 불가피 불순물로 이루어진다. 상기 봉선재에 있어서, 표면으로부터 봉선재 반경×0.15의 깊이까지의 영역의 페라이트의 조직 면적율은 10% 이하이며, 잔부가 실질적으로 마르텐사이트, 베이나이트, 펄라이트 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어진다. 또한, 깊이가 봉선재 반경×0.5로부터 중심까지의 영역의 평균 경도가 표층(표면으로부터 봉선재 반경×0.15의 깊이까지의 영역)의 평균 경도에 비해 20HV 이상 부드럽다. The chemical composition of the cold forging wire rod disclosed in Patent Document 1 is 0.1 to 0.6% of C, 0.01 to 0.5% of Si, 0.2 to 1.7% of Mn, 0.01 to 0.15% of S, , Ni: not more than 3.5%, Cr: not more than 2%, Mo: not more than 1%, Nb: not more than 0.005 to not more than 0.1%, V: not more than 0.03% At least one of Ca: not more than 0.02%, Z: not more than 0.01%, Mg: not more than 0.035%, Y: not more than 0.1%, and rare earth element: not more than 0.15% 0.035% or less, and O: 0.003% or less, the balance being Fe and unavoidable impurities. In the boiling filler material, the percent area of the structure of the ferrite in the region from the surface to the radius of the solidification material x 0.15 is 10% or less, and the remainder substantially consists of at least one of martensite, bainite and pearlite. Further, the average hardness of the region from the depth of the rod-like material radius x 0.5 to the center is more than 20 HV more than the average hardness of the surface layer (region from the surface to the radius of the rod-like material radius x 0.15).

특허 문헌 2에 개시된 기계 구조용 봉강 및 강선의 화학 조성은, 질량%로, C:0.1~0.5%, Si:0.01~0.15%, Mn:0.2~1.7%, Al:0.0005~0.05%, Ti:0.005~0.07%, B:0.0003~0.007%, N:0.002~0.02%를 함유하고, 필요에 따라, 0.003~0.15%의 S, 및/또는, 0.8% 이하이며 또한 Mn과의 합계량이 0.3~1.3%인 Cr을 포함하고, P:0.02% 이하, O:0.003% 이하이며, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어진다. 상기 봉강 및 강선의 미크로 조직은 페라이트와 구상 탄화물로 이루어지며, 페라이트의 결정입도가 8번 이상이며, 단위면적 1mm2 당 구상 탄화물의 개수가 C량에 따라 1.5×106개×C% 이하이다. The chemical composition of the mechanical steel bars and steel wires disclosed in Patent Document 2 is 0.1 to 0.5% of C, 0.01 to 0.15% of Si, 0.2 to 1.7% of Mn, 0.0005 to 0.05% of Al, 0.005 to 0.05% of Al, By mass, S: not more than 0.8% and not more than 0.3%, and more preferably not more than 0.3% and not more than 1.3%, based on the total amount of B: 0.001 to 0.07% 0.02% or less of P and 0.003% or less of O, and the balance of Fe and inevitable impurities. The microstructure of the steel bar and the steel wire is composed of ferrite and spherical carbide. The grain size of the ferrite is not less than 8 times, and the number of spherical carbides per 1 mm 2 of the unit area is not more than 1.5 x 10 6 x C% .

특허 문헌 3에 개시된 고주파 담금질용 압연 강재의 화학 조성은, 질량%로, C:0.38~0.55%, Si:1.0% 이하, Mn:0.20~2.0%, P:0.020% 이하, S:0.10% 이하, Cr:0.10~2.0%, Al:0.10% 이하 및 N:0.004~0.03%를 함유하고, 필요에 따라, Cu:1.0% 이하, Ni:3.0% 이하, Mo:0.50% 이하, Ti:0.10% 이하, Nb:0.10% 이하 및 V:0.30% 이하 중 1종 이상을 포함하고, 잔부는 Fe 및 불순물로 이루어지고, fn1=C+(1/10)Si+(1/5)Mn+(5/22)Cr+1.65V-(5/7)S(단, 식 중의 C, Si, Mn, Cr, V, S는, 각각의 원소의 질량%로의 함유량을 나타낸다.)의 값이 1.20 이하이다. 상기 압연 강재의 미크로 조직은 페라이트, 라멜라 펄라이트 및 구상 시멘타이트로 이루어지고, 페라이트의 평균 결정입경이 10μm 이하, 라멜라 펄라이트 중 라멜라 간격이 200nm 이하인 라멜라 펄라이트의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율이 20~50%이며, 구상 시멘타이트의 개수가 4×105개/mm2 이상이다. The chemical composition of the rolled steel for high frequency quenching disclosed in Patent Document 3 is 0.38 to 0.55% of C, 1.0% or less of Si, 0.20 to 2.0% of Mn, 0.020% or less of P, 0.10% or less of S 1.0% or less of Cu, 3.0% or less of Ni, 0.50% or less of Mo, 0.10% or less of Ti, 0.10 to 2.0% of Cr, 0.10% or less of Al and 0.004 to 0.03% (1/10) Si + (1/5) Mn + (5/22), and the balance of Fe and at least one of impurities, The value of Cr + 1.65 V- (5/7) S (where C, Si, Mn, Cr, V and S represent the content of each element in mass%) is 1.20 or less. Wherein the microstructure of the rolled steel is composed of ferrite, lamellar pearlite and spherical cementite, wherein the average crystal grain size of the ferrite is 10 탆 or less and the lamellar pearlite having a lamellar spacing of 200 nm or less in the lamellar pearlite is 20 to 50% , And the number of spherical cementites is 4 x 10 5 / mm 2 or more.

특허 문헌 1에서는, 구상화 소둔 후의 연성을 높이기 위해, 열간 압연 후의 강재의 표층을, 뜨임 마르텐사이트를 주체로 한 조직 또는 베이나이트를 주체로 한 조직 등의 균일 미세한 조직으로 한다. 보다 구체적으로는, Ms점을 크게 밑도는 온도역까지 급냉을 실시하여 강재의 표층 영역을 뜨임 마르텐사이트를 주체로 한 조직으로 하거나, 혹은, 냉각 및 복열을 복수회 반복하여, 표층 영역을 베이나이트를 주체로 하는 조직으로 한다. 이 경우, 강재에는 변태에 의한 체적 변화가 생기기 때문에, 엄격한 치수 정밀도나 진직성(眞直性)이 요구되는 경우, 구상화 소둔 전에 인발 가공을 행하지 않으면 안 되는 경우가 있다. In Patent Document 1, in order to increase ductility after spheroidizing annealing, the surface layer of the steel material after hot-rolling is a uniform fine structure such as a structure mainly composed of tempered martensite or a structure mainly composed of bainite. More specifically, quenching is carried out up to a temperature region far below the Ms point so that the surface layer region of the steel is made into a structure mainly composed of tempered martensite, or the cooling and the double heating are repeated a plurality of times, We assume organization as subject. In this case, since the steel material undergoes a volume change due to the transformation, when strict dimensional accuracy and straightness are required, drawing processing may have to be performed before spheroidizing annealing.

특허 문헌 2에서는, Ar3점~Ar3점+150℃의 표면 온도의 강재를 압연한다. 특허 문헌 2에서는, Ar3점 미만의 표면 온도의 강재를 압연한 경우, 이른바 2상역에서의 압연을 실시한 경우, 미세한 페라이트 및 펄라이트를 얻지 못하여, 바람직하지 않다고 기재되어 있다. 그러나, Ar3점~Ar3점+150℃의 온도역에서 압연을 실시한 경우, 미세한 페라이트를 얻을 수 없는 경우가 있어, 강 중의 펄라이트의 비율이 커지는 경우도 있다. 그 때문에, 구상화 소둔 후의 강재의 냉간 단조성이 낮은 경우가 있다. In Patent Document 2, a steel material having a surface temperature of A r 3 point to A r 3 point + 150 ° C is rolled. In Patent Document 2, A, if a rolled steel material of a surface temperature of less than r3 point, when subjected to so-called rolling in the second sangyeok, mothayeo obtain a fine ferrite and pearlite, and is undesirable substrate. However, when rolling is performed at a temperature range from A r 3 point to A r 3 point + 150 ° C, fine ferrite can not be obtained, and the proportion of pearlite in the steel may be increased. Therefore, there is a case where the cold-rolled steel of the steel material after the spheroidizing annealing is low.

특허 문헌 3에 개시된 압연 강재는, 고주파 담금질을 행한 후, 굽힘 강도 및 충격 특성이 요구되는 랙 바 등의 부품의 소재로서 이용하는데 적합하다. 그러나, 이 압연 강재는, 라멜라 펄라이트 중, 라멜라 간격이 200nm 이하인 라멜라 펄라이트의 미크로 조직 전체에서 차지하는 비율이 20~50%로 크다. 그 때문에, 이 압연 강재를 구상화 소둔해도 반드시 충분히 연화되지 않으며, 냉간 단조용 강재에 요구되는 우수한 냉간 단조성을 얻을 수 없는 경우도 있다. The rolled steel material disclosed in Patent Document 3 is suitable for use as a material for parts such as a rack bar in which bending strength and impact characteristics are required after high-frequency quenching is performed. However, in the rolled steel, the ratio of lamellar pearlite having a lamellar spacing of 200 nm or less in the entire microstructure of the lamellar pearlite is as large as 20 to 50%. Therefore, even if the rolled steel material is spheroidized and annealed, it is not necessarily sufficiently softened, and excellent cold step required for a cold forging steel material may not be obtained.

일본국 특허공개 2001-240940호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-240940 일본국 특허공개 2001-11575호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-11575 일본국 특허공개 2011-214130호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-214130

본 발명의 목적은, 구상화 소둔 후의 냉간 단조성이 우수한 냉간 단조용 환강재를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a cold-rolled forging material excellent in cold-rolling after spheroidizing annealing.

본 실시 형태에 의한 냉간 단조용 환강재는, 질량%로, C:0.15~0.60%, Si:0.01~0.5%, Mn:0.1~2.0%, P:0.035% 이하, S:0.050% 이하, Al:0.050% 이하, Cr:0.02~0.5%, N:0.003~0.030%, Cu:0~0.5%, Ni:0~0.3%, Mo:0~0.3%, V:0~0.3%, B:0~0.0035%, Nb:0~0.050%, 및, Ti:0~0.2%를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 가진다. 상기 냉간 단조용 환강재의 미크로 조직은 페라이트, 펄라이트 및 구상 시멘타이트로 이루어지고, 페라이트의 평균 결정입경이 10μm 이하이며, 라멜라 간격이 200nm 이하인 펄라이트가 미크로 조직 내에서 차지하는 면적 비율이 20% 미만이다. 또한, 냉간 단조용 환강재 중 표면에서 반경×0.15깊이까지의 영역의 미크로 조직에 있어서, 페라이트의 평균 결정입경이 5μm 이하이며, 라멜라 간격이 200nm 이하인 펄라이트가 상기 영역의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율이 10% 미만이며, 구상 시멘타이트의 개수가 1.0×105개/mm2 이상이다. The cold forging steel according to the present embodiment comprises 0.15 to 0.60% of C, 0.01 to 0.5% of Si, 0.1 to 2.0% of Mn, 0.035% or less of P, 0.050% or less of S, : 0.050% or less, Cr: 0.02 to 0.5%, N: 0.003 to 0.030%, Cu: 0 to 0.5%, Ni: 0 to 0.3%, Mo: 0 to 0.3% To 0.0035% of Nb, 0 to 0.050% of Nb, and 0 to 0.2% of Ti, with the balance of Fe and impurities. The microstructure of the cold forging steel material is composed of ferrite, pearlite and spherical cementite, wherein the average crystal grain size of the ferrite is 10 탆 or less and the percentage of the area occupied by the pearlite having a lamellar spacing of 200 nm or less in the microstructure is less than 20%. The ratio of the area occupied by pearlite having an average crystal grain size of ferrite of 5 탆 or less and a lamellar spacing of 200 nm or less in the microstructure in the area from the surface to the radius of 0.15 in the cold forging steel ingot 10% or less, and the number of spherical cementites is 1.0 x 10 5 / mm 2 or more.

본 실시 형태에 의한 냉간 단조용 환강재는, 구상화 소둔 후의 냉간 단조성이 우수하다. The cold forging steel material according to the present embodiment is excellent in cold-rolling after spheroidizing annealing.

도 1은, 펄라이트 콜로니의 모식도이다.
도 2a는, 실시예의 냉간 단조성 시험에서 이용한 시험편의 평면도이다.
도 2b는, 도 2a에 나타내는 시험편의 정면도이다.
1 is a schematic diagram of a pearlite colony.
2A is a plan view of a test piece used in the cold forging test of the embodiment.
Fig. 2B is a front view of the test piece shown in Fig. 2A.

이하, 본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재에 대해서 상세하게 설명한다. 이하의 설명에 있어서의 각 원소의 함유량의 「%」표시는 「질량%」를 의미한다. Hereinafter, the cold forging cold forging material of this embodiment will be described in detail. In the following description, the "%" of the content of each element means "% by mass".

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 다양한 검토를 실시했다. 그 결과, 본 발명자들은, 다음의 (A)~(C)의 사항을 발견했다. The present inventors have conducted various studies to solve the above problems. As a result, the present inventors have found the following (A) to (C).

(A) 구상화 소둔 후의 강재의 구상화율을 높임으로써, 냉간 단조성이 높아진다. 구상화 소둔 전의 조직이 페라이트, 펄라이트 및 구상 시멘타이트의 혼합 조직이며, 미크로 조직 중의 페라이트의 평균 결정입경이 10μm 이하이면, 구상화 소둔 시에 있어서의 강 중의 C의 확산 거리가 짧아진다. 그 때문에, 구상화 소둔 시에 있어서, 펄라이트 중의 시멘타이트가 구상화되기 쉬워져, 구상화율(강 중의 시멘타이트 개수에 대한 구상 시멘타이트의 개수의 비율)이 높아진다. (A) By increasing the spheroidization ratio of the steel material after the spheroidizing annealing, the cold step is increased. When the average crystal grain size of the ferrite in the microstructure is 10 탆 or less, the diffusion distance of C in the steel at the time of spheroidizing annealing is shortened because the structure before spheroidization annealing is a mixed structure of ferrite, pearlite and spherical cementite. Therefore, in the spheroidizing annealing, the cementite in the pearlite is easily spheroidized, and the spheroidization ratio (the ratio of the number of spherical cementites to the number of cementites in the steel) is increased.

(B) 상기 미크로 조직에 있어서, 라멜라 간격이 200nm 이하인 펄라이트(이하, 미세 펄라이트라고 한다.)의 비율이 크면, 구상화 소둔 후의 연화가 불충분해지는 경우가 있다. 미세 펄라이트의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율이 20% 미만이면, 구상화 소둔 후의 강재가 충분히 연화되어, 강재의 냉간 단조성이 높아진다. (B) If the ratio of pearlite having a lamellar spacing of 200 nm or less (hereinafter, referred to as " fine pearlite ") in the microstructure is large, softening after spheroidizing annealing may be insufficient. If the ratio of the area occupied by the fine perlite in the microstructure is less than 20%, the steel material after the spheroidizing annealing is sufficiently softened, and the cold step composition of the steel material becomes high.

(C) 냉간 단조 시의 균열은 강재의 표층으로부터 발생한다. 환강재의 경우, 적어도 표면에서 반경×0.15깊이까지의 영역(이하, 표층 영역이라고 한다)의 구상화율이 높아지면, 표층에 냉간 단조 균열이 발생하기 어렵다. 표층 영역의 미크로 조직에 있어서, 페라이트의 평균 결정입경이 5μm 이하이며, 미세 펄라이트의 표층 영역의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율이 10% 미만이며, 구상 시멘타이트의 개수가 1.0×105개/mm2 이상이면, 표층 영역의 구상화율이 높아져, 냉간 단조성이 더 높아진다. (C) Cracking during cold forging occurs from the surface layer of steel. In the case of a flanged steel, cold forging cracks are unlikely to occur in the surface layer at least when the spheroidization ratio of a region (hereinafter referred to as surface layer region) from the surface to a radius of x 0.15 depth is increased. In the micro-structure of the surface layer region, and the average crystal grain size of the ferrite 5μm or less, the area percentage of micro-structure of the surface area of the fine pearlite is less than 10%, the number of spherical cementite 1.0 × 10 5 gae / mm 2 or more , The spheroidizing ratio of the surface layer region is increased and the cold step composition is higher.

상기 (A)~(C)의 지견에 의거하여 완성된 본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재는, 질량%로, C:0.15~0.60%, Si:0.01~0.5%, Mn:0.1~2.0%, P:0.035% 이하, S:0.050% 이하, Al:0.050% 이하, Cr:0.02~0.5%, N:0.003~0.030%, Cu:0~0.5%, Ni:0~0.3%, Mo:0~0.3%, V:0~0.3%, B:0~0.0035%, Nb:0~0.050%, 및, Ti:0~0.2%를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 가진다. 상기 냉간 단조용 환강재의 미크로 조직은 페라이트, 펄라이트 및 구상 시멘타이트로 이루어지고, 페라이트의 평균 결정입경이 10μm 이하이며, 라멜라 간격이 200nm 이하인 펄라이트가 미크로 조직 내에서 차지하는 면적 비율이 20% 미만이다. 또한, 상기 냉간 단조용 환강재 중, 표면에서 반경×0.15깊이까지의 영역의 미크로 조직에 있어서, 페라이트의 평균 결정입경이 5μm 이하이며, 라멜라 간격이 200nm 이하인 펄라이트가 상기 영역의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율이 10% 미만이며, 구상 시멘타이트의 개수가 1.0×105개/mm2 이상이다. The cold rolled steel forging according to the present embodiment completed on the basis of the knowledge of (A) to (C) comprises 0.15 to 0.60% of C, 0.01 to 0.5% of Si, 0.1 to 2.0% of Mn, , P: not more than 0.035%, S: not more than 0.050%, Al: not more than 0.050%, Cr: not more than 0.02 to 0.5%, N: 0.003 to 0.030%, Cu: 0 to 0.5% 0 to 0.3% of V, 0 to 0.3% of B, 0 to 0.0035% of B, 0 to 0.050% of Nb and 0 to 0.2% of Ti and the balance of Fe and impurities. The microstructure of the cold forging steel material is composed of ferrite, pearlite and spherical cementite, wherein the average crystal grain size of the ferrite is 10 탆 or less and the percentage of the area occupied by the pearlite having a lamellar spacing of 200 nm or less in the microstructure is less than 20%. The pearlite having an average crystal grain size of ferrite of 5 탆 or less and a lamellar spacing of 200 nm or less occupies an area occupied by the microstructure of the region in the microstructure of the region from the surface to the radius of 0.15 of the cold forging steel ingot, The ratio is less than 10%, and the number of spherical cementites is 1.0 x 10 5 / mm 2 or more.

상기 냉간 단조용 환강재는, Cu:0.05~0.5%, Ni:0.05~0.3%, Mo:0.05~0.3%, V:0.05~0.3%, 및 B:0.0005~0.0035%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다. Wherein the cold forging steel material is one selected from the group consisting of 0.05 to 0.5% of Cu, 0.05 to 0.3% of Ni, 0.05 to 0.3% of Mo, 0.05 to 0.3% of V, and 0.0005 to 0.0035% of B, Or two or more species.

상기 냉간 단조용 환강재는, Nb:0.005~0.050%, 및, Ti:0.005~0.2%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종을 함유해도 된다. The cold forging steel material may contain one or two kinds selected from the group consisting of 0.005 to 0.050% of Nb and 0.005 to 0.2% of Ti.

이하, 본 실시 형태에 의한 냉간 단조용 환강재를 상세히 서술한다. Hereinafter, the cold forging cold forging material according to the present embodiment will be described in detail.

[화학 조성] [Chemical Composition]

본 실시 형태에 의한 냉간 단조용 환강재의 화학 조성은, 이하의 원소를 함유한다. The chemical composition of the cold forging steel material according to the present embodiment contains the following elements.

C:0.15~0.60% C: 0.15 to 0.60%

탄소(C)는, 강재의 강도를 높인다. C함유량이 너무 낮으면, 그 효과는 얻어지지 않는다. 한편, C함유량이 너무 많으면, 미크로 조직에서 차지하는 미세 펄라이트의 면적 비율이 높아져, 구상화 소둔 후의 냉간 단조성이 저하된다. 따라서, C함유량은 0.15~0.60%이다. C의 함유량의 바람직한 하한은 0.20%이며, 더 바람직하게는 0.30%이며, 더 바람직하게는 0.35%이다. C함유량의 바람직한 상한은 0.58%이며, 더 바람직하게는 0.55%이며, 더 바람직하게는 0.53%이다. Carbon (C) increases the strength of the steel. If the C content is too low, the effect is not obtained. On the other hand, if the C content is too large, the area ratio of the fine pearlite in the microstructure increases and the cold step composition after spheroidizing annealing decreases. Therefore, the C content is 0.15 to 0.60%. The lower limit of the content of C is preferably 0.20%, more preferably 0.30%, and still more preferably 0.35%. The upper limit of the C content is preferably 0.58%, more preferably 0.55%, and still more preferably 0.53%.

Si:0.01~0.5% Si: 0.01 to 0.5%

실리콘(Si)은, 용제 시의 강을 탈산한다. Si함유량이 너무 낮으면, 이 효과를 얻을 수 없다. 한편, Si는 페라이트를 고용 강화된다. 그 때문에, Si함유량이 너무 많으면, 구상화 소둔 후의 강재의 경도가 너무 높아져, 냉간 단조성이 저하된다. 따라서, Si함유량은 0.01~0.5%이다. Si함유량의 바람직한 하한은 0.05%이며, 더 바람직하게는 0.08%이며, 더 바람직하게는 0.10%이다. Si함유량의 바람직한 상한은 0.45%이며, 더 바람직하게는 0.40%이다. Silicon (Si) deoxidizes the steel during the solvent. If the Si content is too low, this effect can not be obtained. On the other hand, Si strengthens ferrite. For this reason, if the Si content is too large, the hardness of the steel material after spheroidizing annealing becomes too high, and the cold step composition is lowered. Therefore, the Si content is 0.01 to 0.5%. The lower limit of the Si content is preferably 0.05%, more preferably 0.08%, and still more preferably 0.10%. The upper limit of the Si content is preferably 0.45%, more preferably 0.40%.

Mn:0.1~2.0% Mn: 0.1 to 2.0%

망간(Mn)은, 냉간 단조용 환강재로부터 제조되는 최종 제품(기계 구조용 부품)의 강도를 높인다. Mn함유량이 너무 낮으면, 최종 제품의 강도가 부족된다. 한편, Mn함유량이 너무 많으면, 구상화 소둔 후의 강재의 경도가 충분히 낮아지지 않는다. 따라서, Mn함유량은 0.1~2.0%이다. Mn함유량의 바람직한 하한은 0.2%이며, 더 바람직하게는 0.3%이다. Mn함유량의 바람직한 상한은 1.8%이며, 더 바람직하게는 1.6%이며, 더 바람직하게는 1.4%이다. Manganese (Mn) increases the strength of the final product (mechanical structural component) produced from cold forging steel. If the Mn content is too low, the strength of the final product is insufficient. On the other hand, if the Mn content is too large, the hardness of the steel material after the spheroidizing annealing is not sufficiently lowered. Therefore, the Mn content is 0.1 to 2.0%. The lower limit of the Mn content is preferably 0.2%, more preferably 0.3%. The preferred upper limit of the Mn content is 1.8%, more preferably 1.6%, and even more preferably 1.4%.

P:0.035% 이하P: not more than 0.035%

인(P)은 불순물이다. P는 강 중에서 편석되기 쉽고, 국소적인 연성 저하의 원인이 된다. 따라서, P함유량은 낮은 것이 바람직하다. P함유량은 0.035% 이하이다. 바람직한 P함유량은 0.030% 이하이며, 더 바람직하게는 0.025% 이하이다. Phosphorus (P) is an impurity. P is liable to be segregated in the steel, which causes local ductility deterioration. Therefore, the P content is preferably low. The P content is 0.035% or less. The preferable P content is 0.030% or less, and more preferably 0.025% or less.

S:0.050% 이하 S: not more than 0.050%

유황(S)은, 강 중에 불가피적으로 함유된다. S는 함유되면 피삭성을 높이는 효과가 있다. 그러나, S함유량이 너무 많으면, 강 중에 조대(粗大)한 황화물이 생성된다. 조대한 황화물은 냉간 단조 시의 균열 발생의 원인이 된다. 따라서, S의 함유량은 0.050% 이하이다. 바람직한 S의 함유량은 0.045% 이하이다. 피삭성을 높이는 경우, 바람직한 S함유량은 0.015% 이상이다. Sulfur S is inevitably contained in the steel. When S is contained, it has an effect of increasing machinability. However, if the S content is too large, coarse sulfides are produced in the steel. Coarse sulphides cause cracking during cold forging. Therefore, the content of S is 0.050% or less. The preferable content of S is 0.045% or less. When the machinability is increased, the preferable S content is 0.015% or more.

Al:0.050% 이하 Al: 0.050% or less

알루미늄(Al)은, 강 중에 불가피적으로 함유된다. Al는 강을 탈산한다. 그러나, Al함유량이 너무 많으면, 강 중에 조대한 개재물이 생성되어, 냉간 단조 시의 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서, Al함유량은 0.050% 이하이다. 바람직한 Al의 함유량은 0.045% 이하이다. 탈산 효과를 높이는 경우, 바람직한 Al함유량은 0.015% 이상이다. 본 명세서에 있어서, Al함유량은 산가용 Al(sol. Al)의 함유량을 의미한다. Aluminum (Al) is inevitably contained in the steel. Al desorbs the river. However, if the Al content is too large, coarse inclusions are generated in the steel, and cracks are likely to occur during cold forging. Therefore, the Al content is 0.050% or less. The content of Al is preferably 0.045% or less. When the deoxidation effect is enhanced, the preferable Al content is 0.015% or more. In this specification, the Al content means the content of acid soluble Al (sol. Al).

Cr:0.02~0.5% Cr: 0.02-0.5%

크롬(Cr)은, 구상 시멘타이트를 안정화시킨다. Cr함유량이 너무 낮으면, 그 효과를 얻을 수 없다. 한편, Cr함유량이 너무 많으면, 구상화 소둔 후의 강재의 경도가 충분히 낮아지지 않는다. 따라서, Cr함유량은 0.02~0.5%이다. Cr함유량의 바람직한 하한은 0.03%이며, 더 바람직하게는 0.05%이며, 더 바람직하게는 0.07%이다. Cr함유량의 바람직한 상한은 0.45%이며, 더 바람직하게는 0.40%이며, 더 바람직하게는 0.35%이다. Chromium (Cr) stabilizes the spherical cementite. If the Cr content is too low, the effect can not be obtained. On the other hand, if the Cr content is too large, the hardness of the steel material after spheroidizing annealing does not become sufficiently low. Therefore, the Cr content is 0.02 to 0.5%. The lower limit of the Cr content is preferably 0.03%, more preferably 0.05%, and still more preferably 0.07%. The upper limit of the Cr content is preferably 0.45%, more preferably 0.40%, and still more preferably 0.35%.

N:0.003~0.030% N: 0.003 to 0.030%

질소(N)는, 질화물을 생성하여 결정립을 미세화한다. N함유량이 너무 낮으면, 이 효과를 얻을 수 없다. 한편, N함유량이 너무 많으면, 상기 효과는 포화되고, 제조 비용도 더 높아진다. 따라서, N함유량은 0.003~0.030%이다. N함유량의 바람직한 하한은 0.004%이며, 더 바람직하게는 0.005%이다. N함유량의 바람직한 상한은 0.022%이며, 더 바람직하게는 0.020%이며, 더 바람직하게는 0.018%이다. Nitrogen (N) generates nitride to refine the crystal grains. If the N content is too low, this effect can not be obtained. On the other hand, if the N content is too large, the effect becomes saturated and the manufacturing cost becomes higher. Therefore, the N content is 0.003 to 0.030%. The lower limit of the N content is preferably 0.004%, more preferably 0.005%. The preferred upper limit of the N content is 0.022%, more preferably 0.020%, and even more preferably 0.018%.

본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재가 후술하는 B를 함유하는 경우, B가 N과 결합하면, B는 강재의 담금질성을 높이는 효과를 발휘할 수 없다. 이 경우, 다량의 Ti를 함유할 필요가 있다. 따라서, B를 함유하는 경우, N함유량은 낮은 것이 바람직하다. 이 경우의 N함유량의 바람직한 상한은 0.010%이며, 더 바람직하게는 0.008%이다. When the cold forging steel of the present embodiment contains B described later, when B binds to N, B can not exhibit the effect of improving the hardenability of the steel. In this case, it is necessary to contain a large amount of Ti. Therefore, when B is contained, the N content is preferably low. The preferable upper limit of the N content in this case is 0.010%, more preferably 0.008%.

본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재의 화학 조성의 잔부는 Fe 및 불순물로 이루어진다. 본 명세서에 있어서, 불순물이란, 철강 재료를 공업적으로 제조할 때에, 원료로서의 광석, 스크랩, 또는 제조 환경 등으로부터 혼입되는 것을 의미한다. The balance of the chemical composition of the cold forging steel material of the present embodiment is composed of Fe and impurities. In the present specification, the impurity means that the steel material is incorporated from an ore, a scrap, or a manufacturing environment as a raw material when the steel material is produced industrially.

본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재는 Fe의 일부 대신에, Cu, Ni, Mo, V 및 B로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유해도 된다. 이러한 원소는 모두, 냉간 단조용 환강재로부터 제조되는 기계 구조용 부품의 강도를 높인다. The cold forging steel material of the present embodiment may further contain one or more kinds selected from the group consisting of Cu, Ni, Mo, V and B instead of a part of Fe. All of these elements increase the strength of mechanical structural parts made from cold rolled forging.

Cu:0~0.5% Cu: 0 to 0.5%

구리(Cu)는 임의 원소이며, 함유되지 않아도 된다. Cu는 고용 강화에 의해 기계 구조용 부품의 강도를 높인다. 그러나, Cu함유량이 너무 많으면, 열간 가공성이 저하된다. 따라서, Cu함유량은 0~0.5%이다. 상기 효과를 보다 유효하게 얻기 위한 Cu함유량의 바람직한 하한은 0.05%이며, 더 바람직하게는 0.10%이다. Cu함유량의 바람직한 상한은 0.4%이며, 더 바람직하게는 0.3%이다. Copper (Cu) is an arbitrary element and may be omitted. Cu improves the strength of mechanical structural parts by solid solution strengthening. However, if the Cu content is too large, the hot workability is deteriorated. Therefore, the Cu content is 0 to 0.5%. The lower limit of the Cu content for obtaining the above effect more effectively is 0.05%, more preferably 0.10%. The upper limit of the Cu content is preferably 0.4%, more preferably 0.3%.

Ni:0~0.3% Ni: 0 to 0.3%

니켈(Ni)은 임의 원소이며, 함유되지 않아도 된다. Ni는 고용 강화에 의해 기계 구조용 부품의 강도를 높인다. 그러나, Ni함유량이 너무 많으면, 경제성이 손상된다. 따라서, Ni함유량은 0~0.3%이다. 상기 효과를 보다 유효하게 얻기 위한 Ni함유량의 바람직한 하한은, 0.05%이며, 더 바람직하게는 0.10%이다. Ni함유량의 바람직한 상한은 0.25%이며, 더 바람직하게는 0.2%이다. Nickel (Ni) is an arbitrary element and may be omitted. Ni enhances the strength of mechanical structural parts by solid solution strengthening. However, if the Ni content is too large, economical efficiency is impaired. Therefore, the Ni content is 0 to 0.3%. The lower limit of the Ni content for obtaining the above effect more effectively is 0.05%, and more preferably 0.10%. The upper limit of the Ni content is preferably 0.25%, more preferably 0.2%.

Mo:0~0.3% Mo: 0 to 0.3%

몰리브덴(Mo)은 임의 원소이며, 함유되지 않아도 된다. Mo는 고용 강화에 의해 기계 구조용 부품의 강도를 높인다. 그러나, Mo함유량이 너무 많으면, 그 효과가 포화되어, 경제성이 손상된다. 따라서, Mo함유량은 0~0.3%이다. 상기 효과를 보다 유효하게 얻기 위한 Mo함유량의 바람직한 하한은, 0.05%이며, 더 바람직하게는 0.1%이다. Mo함유량의 바람직한 상한은 0.25%이며, 더 바람직하게는 0.20%이다. Molybdenum (Mo) is an arbitrary element and may not be contained. Mo increases the strength of mechanical structural components by strengthening employment. However, if the Mo content is too large, the effect is saturated and the economical efficiency is impaired. Therefore, the Mo content is 0 to 0.3%. The lower limit of the Mo content for obtaining the above effect more effectively is 0.05%, more preferably 0.1%. The upper limit of the Mo content is preferably 0.25%, more preferably 0.20%.

V:0~0.3% V: 0 to 0.3%

바나듐(V)은 임의 원소이며, 함유되지 않아도 된다. V는 석출 강화에 의해 기계 구조용 부품의 강도를 높인다. 그러나, V함유량이 너무 많으면, 강재의 경도가 너무 높아져 냉간 단조성이 저하된다. 따라서, V함유량은 0~0.3%이다. 상기 효과를 보다 유효하게 얻기 위한 V함유량의 바람직한 하한은, 0.05%이며, 더 바람직하게는 0.1%이다. V함유량의 바람직한 상한은 0.25%이며, 더 바람직하게는 0.20%이다. Vanadium (V) is an arbitrary element and may not be contained. V increases the strength of mechanical structural parts by precipitation strengthening. However, if the V content is too large, the hardness of the steel becomes too high, and the cold-rolled steel composition deteriorates. Therefore, the V content is 0 to 0.3%. The lower limit of the V content for obtaining the above effect more effectively is 0.05%, more preferably 0.1%. The preferred upper limit of the V content is 0.25%, more preferably 0.20%.

B:0~0.0035% B: 0 to 0.0035%

붕소(B)는 임의 원소이며, 함유되지 않아도 된다. B는 강재의 담금질성을 높여, 강재로부터 제조되는 최종 제품(기계 구조용 부품)의 강도를 높인다. 그러나, B함유량이 너무 많으면, 그 효과는 포화되고, 제조 비용도 더 높아진다. 따라서, B함유량은 0~0.0035%이다. 상기 효과를 보다 높이기 위한 B함유량의 바람직한 하한은 0.0005%이며, 더 바람직하게는 0.0010%이다. B함유량의 바람직한 상한은 0.0030%이다. Boron (B) is an arbitrary element, and may not be contained. B improves the hardenability of the steel and increases the strength of the final product (mechanical structural component) produced from the steel. However, if the B content is too large, the effect becomes saturated and the manufacturing cost becomes higher. Therefore, the B content is 0 to 0.0035%. The lower limit of the B content for improving the above effect is preferably 0.0005%, more preferably 0.0010%. The preferred upper limit of the B content is 0.0030%.

상기 서술한 대로, 본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재에는 Cu, Ni, Mo, V 및 B로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상이 함유되어도 된다. 이러한 원소의 함유량의 합계는, 1.40% 이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는, 0.80% 이하이다. As described above, the cold forging cold-forging material of the present embodiment may contain one or more kinds selected from the group consisting of Cu, Ni, Mo, V and B. The total content of these elements is preferably 1.40% or less, and more preferably 0.80% or less.

본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재는 Fe의 일부 대신에, Nb 및 Ti로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종을 더 함유해도 된다. 이러한 원소는 모두, 탄질화물을 형성하여 결정립을 미세화한다. The cold forging steel material of the present embodiment may further contain one or two kinds selected from the group consisting of Nb and Ti instead of a part of Fe. All of these elements form carbonitride to refine the crystal grains.

Nb:0~0.050% Nb: 0 to 0.050%

니오브(Nb)는 임의 원소이며, 함유되지 않아도 된다. Nb는, 탄질화물을 형성하고, 결정립을 미세화한다. 결정립의 미세화에 의해, 강재의 냉간 단조성이 높아진다. 그러나, Nb함유량이 너무 많으면, 탄질화물이 조대해진다. 조대한 탄질화물은, 냉간 단조 시에 균열의 기점이 된다. 따라서, Nb함유량은 0~0.050이다. 상기 효과를 보다 높이기 위한 Nb함유량의 바람직한 하한은 0.005%이며, 더 바람직하게는 0.010%이다. Nb함유량의 바람직한 상한은 0.035%이며, 더 바람직하게는 0.030%이다. Niobium (Nb) is an arbitrary element, and may not be contained. Nb forms carbonitride and refines the crystal grains. The finer the crystal grains, the higher the cold step composition of the steel. However, if the Nb content is too large, the carbonitride becomes coarse. The coarse carbonitride becomes a starting point of cracking during cold forging. Therefore, the Nb content is 0 to 0.050. The lower limit of the Nb content for enhancing the above effect is preferably 0.005%, more preferably 0.010%. The preferred upper limit of the Nb content is 0.035%, more preferably 0.030%.

Ti:0~0.2% Ti: 0 to 0.2%

티탄(Ti)은 임의 원소이며, 함유되지 않아도 된다. Ti는, 탄질화물을 형성하여 결정립을 미세화한다. 본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재가 B를 함유하는 경우, Ti는 N과 결합하여 질화물을 형성하고, B가 N과 결합하는 것을 억제한다. 그 때문에, B는 강에 고용하여 상기 서술한 대로 강재의 담금질성을 높일 수 있다. 그러나 Ti함유량이 너무 많으면, 탄질화물이 조대화되어, 강재의 인성이 저하된다. 따라서, Ti함유량은 0~0.2%이다. 상기 효과를 보다 높이기 위한 Ti함유량의 바람직한 하한은 0.005%이며, 더 바람직하게는 0.010%이다. Ti함유량의 바람직한 상한은 0.18%이며, 더 바람직하게는 0.15%이다. Titanium (Ti) is an arbitrary element, and may not be contained. Ti forms carbonitride to refine the crystal grains. When the cold forging steel according to the present embodiment contains B, Ti bonds with N to form a nitride and inhibits B from bonding with N. Therefore, B can be employed in the steel to improve the hardenability of the steel as described above. However, when the Ti content is too large, the carbonitride is coarsened and the toughness of the steel is lowered. Therefore, the Ti content is 0 to 0.2%. A preferred lower limit of the Ti content for further increasing the effect is 0.005%, more preferably 0.010%. The preferred upper limit of the Ti content is 0.18%, more preferably 0.15%.

상기 서술한 대로, Ti는, B가 N과 결합하는 것을 억제한다. 그 때문에, B가 함유되는 경우, 바람직하게는 Ti도 함유된다. As described above, Ti inhibits B from binding with N. Therefore, when B is contained, preferably Ti is also contained.

[미크로 조직] [Micro-organization]

상기 서술한 화학 조성을 가지는 본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재의 미크로 조직은, 페라이트, 펄라이트 및 구상 시멘타이트로 이루어진다. 이 미크로 조직에 있어서, 페라이트의 평균 결정입경은 10μm 이하이며, 펄라이트 중 라멜라 간격이 200nm 이하인 펄라이트(미세 펄라이트)가 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율은 20% 미만이다. The microstructure of the cold forging steel material of the present embodiment having the above-described chemical composition is composed of ferrite, pearlite and spherical cementite. In this microstructure, the average crystal grain size of the ferrite is 10 占 퐉 or less, and the area ratio of the pearlite (microperlite) having a lamellar spacing of 200 nm or less in the microstructure is less than 20%.

또한, 상기 환강재 중 표면에서 반경×0.15깊이까지의 영역(표층 영역)에서의 미크로 조직에 있어서, 페라이트의 평균 결정입경은 5μm 이하이며, 미세 펄라이트가 표층 영역의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율은 10% 미만이다. 또한, 표층 영역의 미크로 조직에서의 구상 시멘타이트의 개수는 1.0×105개/mm2 이상이다. The average crystal grain size of the ferrite is not more than 5 占 퐉 and the ratio of the area occupied by the micro pearlite in the microstructure of the surface layer region is not more than 10 占 퐉 in the microstructure in the region (surface layer region) %. The number of spherical cementites in the microstructure of the surface layer region is 1.0 x 10 5 / mm 2 or more.

본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재는, 상기 미크로 조직을 가진다. 그 때문에, 구상화 소둔 후에 실시되는 냉간 단조에 있어서, 강재의 표층에 있어서의 균열의 발생이 억제되어, 냉간 단조성이 높아진다. 이하, (1) 강재 전체에 있어서의 미크로 조직, 및, (2) 강재의 표층 영역에 있어서의 미크로 조직에 대해서 각각 상세히 서술한다. The cold forging cold forging material of this embodiment has the microstructure described above. Therefore, in the cold forging carried out after the spheroidizing annealing, the occurrence of cracks in the surface layer of the steel is suppressed, and the cold step is increased. Hereinafter, (1) the microstructure of the entire steel material, and (2) the microstructure of the surface layer region of the steel material will be described in detail.

[강재 전체에 있어서의 미크로 조직에 대해서] [Regarding microstructure in the entire steel material]

상기 서술한 대로, 강재의 미크로 조직은, 페라이트, 펄라이트 및 구상 시멘타이트(Spheroidal cementites)로 이루어지는 혼합 조직이다. 그 때문에, 미크로 조직의 경도는, 마르텐사이트나 베이나이트와 비교해 낮다. As described above, the microstructure of the steel is a mixed structure composed of ferrite, pearlite and spherical cementites. Therefore, the hardness of the microstructure is lower than that of martensite or bainite.

[강재 전체의 미크로 조직에 있어서의 페라이트 평균 결정입경] [Ferrite mean grain size in the microstructure of the entire steel material]

상기와 같은 혼합 조직이어도, 페라이트의 평균 결정입경이 10μm를 넘으면, 구상화 소둔 시에 있어서의 C의 확산 거리가 길어진다. 이 경우, 구상화 소둔 시에 펄라이트 중의 시멘타이트가 구상화되기 어려워진다. Even in the above mixed structure, when the average crystal grain size of the ferrite exceeds 10 mu m, the diffusion distance of C in the spheroidizing annealing becomes long. In this case, the cementite in the pearlite is hardly spheroidized at the time of spheroidizing annealing.

본 실시 형태에서는, 상기 미크로 조직에 있어서의 페라이트의 평균 결정입경이 10μm 이하이다. 그 때문에, C의 확산 거리가 짧고, 구상화 소둔 시에 시멘타이트가 구상화되기 쉽다. In the present embodiment, the average crystal grain size of the ferrite in the microstructure is 10 占 퐉 or less. Therefore, the diffusion distance of C is short, and the cementite is likely to be spheroidized at the time of spheroidizing annealing.

[미세 펄라이트의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율] [Area ratio of microperlite in microstructure]

상기 서술한 혼합 조직이며, 페라이트립이 미세해도, 펄라이트 중 라멜라 간격이 200nm 이하인 펄라이트(미세 펄라이트)의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율이 많은 경우, 구상화 소둔을 실시해도 강재가 연화되기 어렵다. 본 실시 형태에서는, 미세 펄라이트의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율이 20% 미만이다. 그 때문에, 구상화 소둔 후의 강재의 냉간 단조성이 높아진다. When the area ratio of the ferrite grains in the microstructure of the pearlite (micro pearlite) having a lamellar spacing of 200 nm or less in the microstructure and the pearlite is large, it is difficult to soften the steel even if spheroidized annealing is performed. In the present embodiment, the area ratio of the micro pearlite in the microstructure is less than 20%. As a result, the cold-rolled steel of the steel material subjected to the spheroidizing annealing increases.

라멜라 간격은, 다음의 방법에 의해 구해진다. 펄라이트 중, 라멜라 방위(시멘타이트의 연재 방향)가 동일한 영역을 펄라이트 콜로니로 정의한다. 도 1에 펄라이트 콜로니의 일례를 나타낸다. 펄라이트 콜로니(1)는, 복수의 시멘타이트(2)와 복수의 페라이트(3)를 포함한다. 시멘타이트(2)와 페라이트(3)는 라멜라형상(층상)으로 교호로 배열된다. 펄라이트 콜로니 내에서는, 복수의 시멘타이트(2)는 실질적으로 평행으로 배열된다. The lamellar spacing is obtained by the following method. A pearlite colony is defined as an area having the same lamellar orientation (extension direction of cementite) in pearlite. Fig. 1 shows an example of a pearlite colony. A pearlite colony (1) includes a plurality of cementites (2) and a plurality of ferrites (3). The cementite (2) and the ferrite (3) are alternately arranged in a lamellar shape (layered). In the pearlite colony, the plurality of cementites 2 are arranged substantially in parallel.

펄라이트 콜로니에 있어서, 임의의 3개소에서, 라멜라 간격을 구한다. 예를 들어, 도 1을 참조하여, 측정 개소 P1에 있어서, 시멘타이트(2)의 연재 방향과 수직인 방향으로 선분 L1을 긋는다. 이 때 선분 L1의 양단점 PL1, PL1을, 측정 개소 P1에 있어서, 펄라이트 콜로니(1)의 경계(10)에 가장 가까운 한 쌍의 시멘타이트(2)의 각각의 폭 중앙에 각각 배치한다. 선분 L1의 길이와, 선분 L1과 교차하는 시멘타이트의 수 N을 구하고, 측정 개소 P1에서의 라멜라 간격(nm)을 다음의 식으로 구한다. In the pearlite colonies, the lamellar spacing is obtained at any three positions. For example, with reference to Fig. 1, a line segment L1 is drawn in a direction perpendicular to the extending direction of the cementite 2 at the measurement point P1. At this time, both the shortcomings P L1 and P L1 of the line segment L1 are arranged at the center of the width of each pair of the cementites 2 closest to the boundary 10 of the pearlite colony 1 at the measuring point P1. The length of the line segment L1 and the number N of cementites crossing the line segment L1 are obtained, and the lamella interval (nm) at the measurement point P1 is obtained by the following equation.

측정 개소 P1에서의 라멜라 간격=L1/(N-1)Lamella interval at measurement point P1 = L1 / (N-1)

요컨데, 라멜라 간격이란, 서로 이웃하는 시멘타이트의 사이의 거리를 의미한다. 측정 개소 P1에서는, 선분 L1과 교차하는 시멘타이트의 수 N은 「4」이다. In short, the lamellar spacing means the distance between neighboring cementites. In the measurement point P1, the number N of cementites crossing the line segment L1 is " 4 ".

마찬가지로, 측정 개소 P2에 있어서, 선분 L2를 긋는다. 이 때, 선분 L2의 양단점은, 측정 개소 P2에 있어서, 펄라이트 콜로니(1)의 경계(10)에 가장 가까운 한 쌍의 시멘타이트(2)의 각각의 폭 중앙에 각각 배치된다. 이 때의 시멘타이트수 N은 「5」이다. 상기 식에 의거하여, 측정 개소 P2에서의 라멜라 간격을 구한다. 마찬가지로, 측정 개소 P3의 라멜라 간격도 구한다. Similarly, the line segment L2 is drawn at the measurement point P2. At this time, both disadvantages of the line segment L2 are respectively arranged at the center of the width of each pair of the cementites 2 closest to the boundary 10 of the pearlite colony 1 at the measurement point P2. The cementite number N at this time is " 5 ". Based on the above formula, the lamellar interval at the measurement point P2 is obtained. Similarly, the lamellar interval of the measurement point P3 is obtained.

측정 개소 P1~P3에서 구한 라멜라 간격의 평균을, 펄라이트 콜로니(1)의 「라멜라 간격」(nm)으로 정의한다. 그리고, 라멜라 간격이 200μm 미만의 펄라이트 콜로니를, 「미세 펄라이트」로 정의한다. The average of the lamellar spacings obtained at the measurement points P1 to P3 is defined as the " lamellar spacing " (nm) of the pearlite colony 1. A pearlite colony having a lamellar spacing of less than 200 탆 is defined as " micro pearlite ".

[표층 영역에서의 미크로 조직에 대해서] [About Microstructure in Surface Layer Region]

냉간 단조 시의 균열은 강재의 표층으로부터 발생한다. 본 실시 형태에서는, 구상화 소둔 후의 표층 영역에서의 구상화율을 더 높이기 위해, 표층 영역의 미크로 조직에 있어서의 페라이트의 평균 결정입경, 미세 펄라이트의 면적 비율, 구상 시멘타이트 개수를 다음대로 규정한다. Cracks during cold forging occur from the surface layer of steel. In this embodiment, the average grain size of ferrite, the area ratio of microperlite, and the number of spherical cementites in the microstructure of the surface layer region are defined as follows in order to further increase the spheroidization rate in the surface layer region after spheroidizing annealing.

[표층 영역의 미크로 조직에서의 페라이트의 평균 결정입경] [Average crystal grain size of ferrite in the microstructure of the surface layer region]

표층 영역의 미크로 조직에서의 페라이트의 평균 결정입경이 5μm를 넘으면, 표층 영역에서의 냉간 단조성이 저하되어, 냉간 단조 시에 균열이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 표층 영역의 미크로 조직에서의 페라이트의 평균 결정입경은 5μm 이하이다. When the average crystal grain diameter of the ferrite in the microstructure of the surface layer region exceeds 5 占 퐉, the cold step composition in the surface layer region lowers and cracks may occur during cold forging. Therefore, the average crystal grain size of the ferrite in the microstructure of the surface layer region is 5 占 퐉 or less.

[미세 펄라이트의 표층 영역에서의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율] [Percentage of area occupied by the microstructure in the surface layer region of the microperlite]

미세 펄라이트의 표층 영역에서의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율이 10% 이상인 경우, 표층 영역에서의 냉간 단조성이 저하되어, 냉간 단조 균열이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 미세 펄라이트의 표층 영역에서의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율은 10% 미만이다. When the area ratio of the micro pearlite in the microstructure in the surface layer region is 10% or more, the cold step composition in the surface layer region lowers and cold forging cracks may occur. Therefore, the area ratio of the micro pearlite in the microstructure in the surface layer region is less than 10%.

[표층 영역의 미크로 조직에서의 구상 시멘타이트 개수] [Number of spherical cementites in the microstructure of the surface layer region]

표층 영역의 미크로 조직에서의 구상 시멘타이트의 개수는 1.0×105개/mm2 이상이다. 이 경우, 구상화 소둔 시에, 표층 영역 내의 구상 시멘타이트가 핵이 되어, 구상 시멘타이트가 생성 및 성장하기 쉽다. 그 때문에, 구상화 소둔 후의 표층 영역의 구상화율이 더 높아진다. The number of spherical cementites in the microstructure of the surface layer region is 1.0 x 10 5 / mm 2 or more. In this case, at the time of spheroidizing annealing, spherical cementite in the surface layer region becomes nuclei, and spherical cementite is likely to be generated and grown. Therefore, the spheroidizing ratio of the surface layer region after the spheroidizing annealing becomes higher.

미크로 조직의 상(相)의 식별, 페라이트의 평균 결정입경, 미세 펄라이트의 면적 비율, 및, 구상 시멘타이트의 개수는 다음의 방법으로 구할 수 있다. The identification of the phase of the microstructure, the average crystal grain size of the ferrite, the area ratio of the fine pearlite, and the number of spherical cementites can be obtained by the following method.

[미크로 조직의 상의 식별에 대해서] [About Identification of Micro-Organization Phase]

환강재의 횡단면(환강재의 축방향에 수직인 단면)을 경면 연마하여 관찰면으로 한다. 경면 연마된 관찰면을 3% 질산 알코올(나이탈액)로 부식시켜 미크로 조직을 드러나게 한다. 드러난 미크로 조직을 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰한다. The cross section of the flange member (cross section perpendicular to the axial direction of the flange member) is mirror-polished to form an observation plane. The mirror-polished observation surface is corroded with 3% nitric acid alcohol (Na recovery solution) to expose the microstructure. The exposed microstructure is observed with a scanning electron microscope (SEM).

환강재의 관찰면의 반경을 R로 정의한다. 관찰면 중, 표면으로부터 중심을 향해 반경 R×0.067깊이의 위치(이하, 위치 Q1라고 한다)와, 표면에서 반경 R×0.15깊이의 위치(이하, 위치 Q2라고 한다), 표면에서 반경 R×0.25깊이의 위치(위치 Q3이라고 한다)와, 표면에서 반경 R×0.5의 위치(위치 Q4라고 한다)와, 중심(위치 Q5라고 한다)을 특정한다. 특정된 각 위치 Q1~Q5에서 3시야씩, 합계 15시야에서 미크로 조직을 관찰하여, 상을 식별한다. 각 시야의 면적은 25μm×20μm로 한다. 각 시야의 촬영 화상을 생성하여, 촬영 화상에 의거하여 상을 식별한다. And the radius of the observation surface of the flange member is defined as R. (Hereinafter referred to as a position Q1) and a position with a radius Rx0.15 depth (hereinafter referred to as a position Q2) at a surface with a radius R x 0.067 depth from the surface toward the center (Position Q3), a position of radius R x 0.5 (position Q4) and a center (position Q5) on the surface are specified. The microstructures are observed at three specified viewing angles Q1 to Q5 at the specified positions 15 in total to identify the image. The area of each field of view is set to 25 mu m x 20 mu m. A photographed image of each view is generated, and an image is identified based on the photographed image.

구상 시멘타이트에 대해서는, 상기 환강재의 관찰면을 경면 연마한다. 연마 후, 관찰면을 피크린산 알코올(피크럴액)로 부식시킨다. 5000배의 SEM을 이용하여, 상기의 상의 식별과 마찬가지로, 15시야에 대해서 미크로 조직의 촬영 화상을 생성한다. 각 시야의 촬영 화상을 이용하여, 화상 처리에 의해, 각 시야 내의 각 시멘타이트의 장경 L과 단경 W를 측정한다. 관찰된 복수의 시멘타이트 중, L/W가 2.0 이하의 시멘타이트를, 구상 시멘타이트로 정의한다. For spherical cementite, the observation surface of the above-mentioned flanged steel material is mirror-polished. After polishing, the observation surface is corroded with picric alcohols (piquant solution). Using a SEM of 5000 times, similar to the above-mentioned image identification, a photographed image of a microstructure is generated for the 15 field of view. Using the image of each field of view, the long diameter L and the short diameter W of each cementite in each field of view are measured by image processing. Of the plural cementites observed, a cementite having L / W of 2.0 or less is defined as a spherical cementite.

[페라이트의 평균 결정입경] [Average crystal grain size of ferrite]

상기 환강재의 관찰면을 경면 연마한다. 연마 후, 관찰면을 3% 질산 알코올(나이탈액)로 부식시켜 미크로 조직을 드러나게 한다. 5000배의 SEM을 이용하여, 상기의 상의 식별과 마찬가지로, 15시야에 대해서 미크로 조직의 촬영 화상을 생성한다. 촬영 화상을 이용하여 화상 처리를 행하고, 상기 15시야에서의 페라이트의 평균 결정입경을 JIS G0551(2005) 부속서 2에 기재된 페라이트 결정립의 절단법에 의한 평가 방법에 의거하여 구한다. 구한 각 시야의 평균 결정입경의 평균을, 미크로 조직 전체에 있어서의 페라이트의 평균 결정입경(μm)으로 정의한다. The observation surface of the above-mentioned flanged steel material is mirror-polished. After polishing, the observation surface is corroded with 3% nitric acid alcohol (Na solution) to reveal the microstructure. Using a SEM of 5000 times, similar to the above-mentioned image identification, a photographed image of a microstructure is generated for the 15 field of view. Image processing is carried out by using the photographed image and the average crystal grain size of the ferrite in the 15 field of view is obtained on the basis of the evaluation method of the ferrite crystal grain cutting method described in Annex 2 of JIS G0551 (2005). The average of the average crystal grain size of each of the obtained visual fields is defined as the average crystal grain size (μm) of the ferrite in the entire microstructure.

또한, 위치 Q1 및 위치 Q2에서의 합계 6시야에서의 페라이트의 결정입경의 평균을 구하여, 표층 영역에 있어서의 페라이트의 평균 결정입경(μm)으로 정의한다. The mean grain size of ferrite in the six fields of view at positions Q1 and Q2 is calculated and defined as the average grain size (μm) of ferrite in the surface layer region.

[미세 펄라이트의 면적 비율] [Area Percent of Micro Pearlite]

미세 펄라이트의 면적 비율은 다음의 방법으로 측정한다. 상기 15시야(25μm×20μm)의 각각에서, 펄라이트 콜로니를 특정(구분)한다. 펄라이트 콜로니의 특정은 예를 들어, 화상 처리에 의해 실시한다. 각 펄라이트 콜로니에 있어서, 상기 서술한 방법으로 라멜라 간격(nm)을 구한다. 그리고, 라멜라 간격이 200nm 이하인 펄라이트 콜로니를 「미세 펄라이트」라고 특정한다. 특정된 미세 펄라이트의 면적 Af(μm2)를 구하고, 식 (1)에 의거하여 각 시야에서의 미세 펄라이트 면적율을 구한다. The area ratio of the fine pearlite is measured by the following method. In each of the 15 field of view (25 mu m x 20 mu m), pearlite colonies are specified. Specification of pearlite colonies is carried out, for example, by image processing. In each pearlite colony, the lamellar spacing (nm) is obtained by the above-described method. A pearlite colony having a lamellar spacing of 200 nm or less is referred to as " fine pearlite ". The area Af (μm 2 ) of the specified fine pearlite is determined, and the fine pearlite area ratio in each field is obtained based on the formula (1).

미세 펄라이트 면적율(%)=Af/시야 면적×100 (1)Percent area of fine pearlite (%) = Af / area of visibility x 100 (1)

여기서, 시야 면적은 25×20=500(μm2)이다. 면적 Af는 예를 들어, 도 1 중의 펄라이트 콜로니(1)의 경계(10)와 그 내부를 마킹함으로써, 주지의 화상 처리를 이용하여 구할 수 있다. Here, the visual field area is 25 x 20 = 500 (μm 2 ). The area Af can be obtained, for example, by using well-known image processing by marking the boundary 10 of the pearlite colony 1 in Fig. 1 and the inside thereof.

식 (1)에 의거하여 구한 각 시야의 미세 펄라이트 면적율의 평균을, 미세 펄라이트의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율(%)로 정의한다. The average percentage of micro pearlite area ratio of each field of view obtained based on the formula (1) is defined as the area ratio (%) occupied by the microstructure of the microperlite.

또한, 식 (1)에 의거하여 구한 위치 Q1 및 Q2에서의 미세 펄라이트 면적율(합계 6시야)의 평균을, 미세 펄라이트의 표층 영역에서의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율(%)로 정의한다. In addition, the average of the micro pearlite area ratios (6 fields in total) at the positions Q1 and Q2 determined based on the formula (1) is defined as the area ratio (%) occupying in the microstructure in the surface layer region of the microperlite.

[구상 시멘타이트 개수] [Number of concrete cementites]

위치 Q1 및 Q2(합계 6시야)에서의 구상 시멘타이트(L/W가 2.0 이하의 시멘타이트)의 개수를 카운트한다. 6시야에서의 구상 시멘타이트의 총 개수에 의거하여, 면적 1mm2 당 구상 시멘타이트의 개수(개/mm2)를 산출한다. 얻어진 개수를 표층 영역에서의 미크로 조직에 있어서의 구상 시멘타이트 개수(개/mm2)로 정의한다. And counts the number of spherical cementites (cementites having L / W of 2.0 or less) at positions Q1 and Q2 (total of 6 fields of view). On the basis of the total number of the spherical cementite in the field of view 6, and calculates the number (pieces / mm 2) in the area of 1mm 2 per spherical cementite. The number obtained is defined as the number of spherical cementites (microcapsules / mm 2 ) in the microstructure in the surface layer region.

본 실시 형태의 환강재 전체의 미크로 조직에 있어서의 페라이트의 바람직한 평균 결정입경은 8μm 이하이다. 표층 영역의 미크로 조직에 있어서의 페라이트의 바람직한 평균 결정입경은 4μm 이하이다. 환강재 전체 및 표층 영역의 미크로 조직에서의 페라이트의 평균 결정입경은, 모두 작을 수록 바람직하다. 그러나, 서브 미크론 오더의 결정립을 형성하려면 특수한 가공 조건 또는 설비가 필요하여, 공업적으로 실현은 곤란하다. 따라서, 환강재 전체의 미크로 조직에서의 페라이트의 평균 결정입경, 및, 표층 영역의 미크로 조직에서의 페라이트의 평균 결정입경에 있어서, 공업상 실현될 수 있는 하한은 1μm이다. The average average crystal grain size of the ferrite in the microstructure of the whole ring steel of the present embodiment is 8 占 퐉 or less. The average average grain size of the ferrite in the microstructure of the surface layer region is 4 탆 or less. The smaller the average crystal grain size of the ferrite in the microstructure of the whole of the flange steel and the surface layer region, the smaller the grain size is, the better. However, in order to form the crystal grains of the submicron order, special processing conditions or facilities are required, which is difficult to achieve industrially. Therefore, the lower limit that can be realized industrially is 1 占 퐉 in the average crystal grain size of the ferrite in the microstructure of the entire ring steel and the average crystal grain size of the ferrite in the microstructure of the surface layer region.

환강재 전체의 미크로 조직에 있어서의 미세 펄라이트가 미크로 조직에서 차지하는 바람직한 면적 비율은, 15% 미만이다. 표층 영역의 미크로 조직에 있어서의 미세 펄라이트가 표층 영역의 미크로 조직에서 차지하는 바람직한 면적 비율은, 8% 이하이다. 냉간 단조성 향상을 위해서는, 이러한 면적 비율은 모두 적을 수록 바람직하고, 0%여도 된다. A preferable area ratio occupied by micro pearlite in the microstructure in the microstructure of the entire cast steel is less than 15%. A preferable area ratio of the micro pearlite in the microstructure of the surface layer region in the microstructure of the surface layer region is 8% or less. In order to improve the cold hardening, the area ratio is preferably as small as 0%.

표층 영역의 미크로 조직에 있어서의 구상 시멘타이트의 바람직한 개수는, 2.0×105개/mm2 이상이다. 상기 구상 시멘타이트의 개수는 많을 수록 바람직하다. 그러나, 실질적으로는 1.0×107개/mm2가 상한이다. The preferable number of spherical cementites in the microstructure of the surface layer region is 2.0 x 10 5 / mm 2 or more. The number of the spherical cementites is preferably as large as possible. However, practically, 1.0 x 10 7 / mm 2 is the upper limit.

미크로 조직이 혼합 조직(페라이트, 펄라이트 및 구상 시멘타이트)인 환강재에 있어서, 표층 영역의 미크로 조직에서의 구상 시멘타이트의 개수가 상기의 규정을 만족하고 있으면, 구상화 소둔 후에 우수한 냉간 단조성이 얻어진다. 이 때문에, 표층 영역 이외의 부분의 미크로 조직에 있어서의 구상 시멘타이트의 개수는 특별히 규정하지 않아도 된다. When the number of spherical cementitites in the microstructure of the surface layer region satisfies the above-mentioned requirements in a ring steel material in which the microstructure is a mixed structure (ferrite, pearlite and spherical cementite), excellent cold step composition can be obtained after spheroidizing annealing. Therefore, the number of spherical cementites in the microstructure of the portion other than the surface layer region is not particularly limited.

[제조 방법] [Manufacturing method]

본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재의 제조 방법의 일례를 설명한다. An example of a manufacturing method of the cold forging cold-rolled steel material of the present embodiment will be described.

상기 서술한 화학 조성을 가지는 소재(예를 들면 빌릿)를 가열로에서 가열한다. 가열된 소재를 가열로로부터 추출하여, 연속 압연기를 이용하여 열간 압연하여 냉간 단조용 환강재를 제조한다. 연속 압연기는, 배열된 복수의 압연기(스탠드)를 구비한다. 냉간 단조용 환강재는, 전(全)연속식 압연 방법에 의거하여 제조된다. 전연속식 압연 방법이란, 가열로로부터 추출된 소재가, 연속 압연기의 최종 스탠드를 나와 냉간 단조용 환강재가 될 때까지의 동안, 도중에 정지하지 않고 연속적으로 압연되는 방법을 의미한다. 이하, 전연속식 압연 방법에서의 제조 조건에 대해서 설명한다. The material having the above-described chemical composition (for example, billet) is heated in a heating furnace. The heated material is extracted from a heating furnace and hot-rolled by a continuous rolling mill to produce a cold-rolled forging material. The continuous rolling mill includes a plurality of rolling mills (stands) arranged. Cold forging cold rolled steel is produced based on a full continuous rolling method. The continuous continuous rolling method refers to a method in which a material extracted from a heating furnace is continuously rolled without stopping while the material stands out from the final stand of the continuous rolling mill to become a cold-rolled forging material. The production conditions in the continuous continuous rolling method will be described below.

[소재의 가열 온도] [Heating temperature of the material]

소재를 가열하고, 열간 압연 전의 소재의 가열 온도(즉, 소재의 표면 온도)를 810℃ 이하로 한다. 이 경우, 2상역에서의 압연이 실시된다. 2상역에서의 압연을 실시함으로써, 압연 후의 환강재 중의 페라이트립을 미세하게 할 수 있다. 한편, 가열 온도가 너무 낮으면, 연속 압연기의 부하가 과대해진다. 따라서, 열간 압연 전의 바람직한 소재의 가열 온도의 하한은 670℃이다. The material is heated and the heating temperature of the material before hot rolling (i.e., the surface temperature of the material) is set to 810 캜 or lower. In this case, rolling is performed in the two-phase region. By performing the rolling in the two-phase rolling mill, the ferrite grains in the rolling steel after rolling can be made finer. On the other hand, if the heating temperature is too low, the load on the continuous rolling mill becomes excessive. Therefore, the lower limit of the heating temperature of the material before hot rolling is 670 캜.

[전연속식 압연 방법에서의 총 감면율] [Total reduction ratio in the continuous continuous rolling method]

전연속식 압연 방법에서의 총 감면율을 30%보다 높게 한다. 총 감면율(%)은 식 (2)로 정의된다. The total reduction ratio in the continuous continuous rolling method is set to be higher than 30%. The total reduction ratio (%) is defined by equation (2).

총 감면율=(소재의 횡단면적-환강재의 횡단면적)/소재의 횡단면적×100 (2)Total reduction ratio = (cross-sectional area of material - cross-sectional area of flanged steel) / cross-sectional area of material × 100 (2)

여기서, 소재의 횡단면적(mm2)은, 소재의 중심축에 수직인 단면의 면적을 의미한다. 환강재의 횡단면적(mm2)은, 전연속식 압연 방법으로 제조된 환강재의 중심축에 수직인 단면의 면적을 의미한다. Here, the transverse sectional area (mm 2 ) of the workpiece means an area of a section perpendicular to the central axis of the work. The cross-sectional area (mm 2 ) of the flange member means the area of the cross-section perpendicular to the central axis of the flange member manufactured by the continuous continuous rolling method.

총 감면율을 30%보다 높게 함으로써, 가공 중의 오스테나이트로부터의 페라이트의 가공 유기 석출을 촉진한다. 또한, 가공 중의 페라이트에 가공 변형이 도입되어, 동적 재결정에 의해 페라이트가 미세화된다. 또한, 가공 변형을 다수 도입함으로써, 후술하는 냉각 시에 페라이트가 미세화된다. By increasing the total reduction ratio to more than 30%, it promotes the organic precipitation of the ferrite from the austenite during processing. In addition, processing strain is introduced into the ferrite during processing, and ferrite is refined by dynamic recrystallization. In addition, by introducing a lot of processing deformation, the ferrite becomes finer at the time of cooling to be described later.

[최종 압연기의 출측에서의 환강재의 표면 온도] [Surface temperature of the cast steel at the exit side of the final rolling mill]

2상역에서의 압연을 종료한 직후의 환강재의 온도, 즉, 최종의 압연기 출측에서의 환강재의 표면 온도를 Ac3점 이상으로 한다. 이 경우, 가공된 조직을 일단 역변태시킨다. 열간 압연 시에 있어서, 가공 발열에 의해 소재의 표면 온도는 상승한다. 열간 압연 중의 냉각 조건을 조정함으로써, 최종 압연기 출측의 환강재의 표면 온도를 Ac3점 이상으로 한다. 이 경우, 환강재의 조직은 일단 오스테나이트 단상이 된다. 동적 재결정에 의해 미세화한 페라이트는, 역변태에 의해 미세한 오스테나이트가 된다. The temperature of the rolling steel material immediately after completion of rolling in the two-phase rolling mill, that is, the surface temperature of the rolling steel material at the final rolling-out side is set to Ac 3 point or more. In this case, the processed tissue is once inversely transformed. At the time of hot rolling, the surface temperature of the workpiece increases due to the processing heat generated. By adjusting the cooling conditions during the hot rolling, the surface temperature of the rolling material on the exit side of the final rolling mill is set to A c3 or higher. In this case, the structure of the cast steel becomes an austenite single phase. The ferrite fine-grained by dynamic recrystallization becomes a fine austenite due to the reverse transformation.

[압연 직후의 냉각 조건] [Cooling condition immediately after rolling]

압연이 종료한 후 5초 이내에 Ar3점 이하이며 600℃를 밑돌지 않는 온도로 환강재를 냉각한다. 5초 이내에 환강재의 표면 온도를 Ar3점 이하로 하기 때문에, 환강재의 조직은 다시 변태하여, 미세한 페라이트가 생성된다. 또한, 냉각 정지 온도를 Ar3점 이하 600℃ 이상으로 함으로써, 베이나이트나 마르텐사이트와 같은 경질의 조직이 생성되는 것을 억제할 수 있으며, 또한, 미세 펄라이트의 생성도 억제된다. Within 5 seconds after the rolling is finished, cool the cast steel to a temperature below Ar 3 point and below 600 ° C. Since the surface temperature of the flange member is made to be A r3 or less within 5 seconds, the structure of the flange member is transformed again to produce fine ferrite. Further, by the cooling stop temperature to the A r3 point less than 600 ℃, can be suppressed to be the tissue of the light, such as bainite or martensite generated, It is also possible to suppress generation of fine pearlite.

본 실시 형태에서는 예를 들면, 최종 압연기의 출측에 배치된 수냉 장치에 의해, 5초 이내에 환강재의 표면 온도를 Ar3점~600℃로 한다. 압연이 종료한 후 5초 이상 경과하면, 역변태로 생성한 오스테나이트는 조대화된다. 오스테나이트가 조대화되면, 그 후 환강재의 표면 온도를 Ar3점 이하로 해도, 미세한 페라이트는 얻어지지 않는다. 5초 이내이면, 냉각 시간은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 3초에 환강재의 표면 온도를 Ar3점~600℃로 해도 된다. 환강재의 표면 온도를 Ar3점~600℃로 한 후, 수냉 장치에 의한 냉각을 정지한다. In the present embodiment, for example, the surface temperature of the cast steel is set to A r3 point to 600 占 폚 within 5 seconds by a water cooling apparatus disposed on the exit side of the final rolling mill. When the elapse of 5 seconds or more after the completion of the rolling, the austenite produced by the reverse transformation is coarsened. When the austenite is coarsened, fine ferrite is not obtained even if the surface temperature of the cast steel is made to be A r3 or less. If it is within 5 seconds, the cooling time is not particularly limited. For example, the surface temperature of the flange material may be set at A r3 point to 600 ° C in 3 seconds. The surface temperature of the flanged steel material is set to A r3 point to 600 占 폚, and then the cooling by the water cooling apparatus is stopped.

상기 서술한 대로, 전연속식 압연 방법에서의 압연을 종료한 후 5초 이내에 강재의 표면 온도를 Ar3점 이하이며, 600℃를 밑돌지 않는 온도로 냉각한 후, 수냉 장치에 의한 수냉을 정지한다. 환강재를 더 실온까지 냉각할 때에는, 마르텐사이트, 베이나이트가 생성되는 큰 냉각 속도가 아닌 방법, 예를 들면 방랭 등을 실시하면 된다. As described above, the surface temperature of the steel is cooled to a temperature not lower than Ar 3 point and not lower than 600 ° C. within 5 seconds after completion of the rolling in the continuous continuous rolling method. Thereafter, do. When the flanged steel material is further cooled to room temperature, a method other than a large cooling rate at which martensite or bainite is produced, for example, cooling may be performed.

이상의 제조 공정에 의해, 상기 서술한 미크로 조직을 가지는 냉간 단조용 환강재가 제조된다. 제조된 냉간 단조용 환강재는, 구상화 소둔된 후, 냉간 단조되어 최종 제품(구조용 기계 부품 등)이 된다. 본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재는, 상기 서술한 화학 조성 및 미크로 조직을 구비하기 때문에, 구상화 소둔 후의 냉간 단조성이 우수하다. By the above manufacturing process, a cold forging cold forging material having the above-described microstructure is produced. The produced cold forging steel material is subjected to spheroidizing annealing, and then cold-forged to be a final product (structural machine parts, etc.). Since the cold forging cold forging material of the present embodiment has the above-described chemical composition and microstructure, the cold-rolled steel material after spheroidizing annealing is excellent.

[실시예][Example]

표 1에 나타내는 화학 조성을 가지는 강 A~H로 이루어지는 각(角) 빌릿(횡단면이 140mm×140mm이며 길이가 10m)을 준비했다. An angular billet (cross section of 140 mm x 140 mm and length of 10 m) made of the steel A to H having the chemical composition shown in Table 1 was prepared.

Figure 112015016079979-pct00001
Figure 112015016079979-pct00001

표 1을 참조하여, 강 A~E, G 및 H의 화학 조성은 본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재의 화학 조성의 범위 내였다. 한편, 강 F의 화학 조성 중, C함유량은 본 실시 형태에서 규정하는 C함유량의 범위로부터 벗어나 있었다. 표 1에는 각 강의 Ar3점과 Ac3점을 병기했다. Referring to Table 1, the chemical compositions of the steels A to E, G and H were within the chemical composition of the cold forging steel material of the present embodiment. On the other hand, among the chemical compositions of the steel F, the C content deviated from the C content range defined in this embodiment. Table 1 lists Ar 3 and Ac 3 of each steel.

표 2에 나타내는 제조 조건으로 각 빌릿을 가열하고, 전연속식 압연 방법에 의해 열간 압연을 행하여, 직경 30mm의 냉간 단조용 환강재를 제조했다. Each billet was heated under the production conditions shown in Table 2 and hot rolling was carried out by the continuous continuous rolling method to produce a cold forging steel material having a diameter of 30 mm.

Figure 112015016079979-pct00002
Figure 112015016079979-pct00002

표 2 중의 「가열 온도」란에는, 가열로로부터 추출된 (연속 압연 전)의 각 빌릿(소재)의 표면 온도(℃)가 기재되어 있다. 「압연 후 온도」란에는, 연속 압연기 중 최종의 압연기(스탠드)의 출측에서의 환강재의 표면 온도(℃)가 기재되어 있다. 「압연 후 온도」는, 최종의 압연기의 출측에 배치된 방사 온도계에 의해 측정하여 얻을 수 있었다. 「냉각 후 온도」란에는, 최종 압연기를 나오고 나서 5초 후의 환강재의 표면 온도(℃)가 기재되어 있다. 「냉각 후 온도」는, 5초 경과한 시점에서 환강재의 표면 온도를 방사 온도계에 의해 측정하여 얻을 수 있었다. In the "heating temperature" column in Table 2, the surface temperature (° C.) of each billet (material) extracted from the heating furnace (before continuous rolling) is described. In the column "Post-rolling temperature", the surface temperature (° C.) of the rolling steel material at the exit side of the final rolling mill (stand) in the continuous rolling mill is described. The " rolling temperature " was obtained by measurement with a radiation thermometer disposed on the exit side of the final rolling mill. The "temperature after cooling" column describes the surface temperature (° C.) of the cast steel after 5 seconds from the final rolling machine. The " temperature after cooling " was obtained by measuring the surface temperature of the hot-rolled steel material with a radiation thermometer at the point of 5 seconds.

어느 시험 번호에 있어서도, 식 (2)에 의해 산출된 각 빌릿(소재)로부터의 「총 감면율」은 96%였다. In any test number, the "total reduction ratio" from each billet (material) calculated by the equation (2) was 96%.

시험 번호 1~8에 대해서는, 연속 압연기 내의 각 압연기(스탠드) 간에서의 수냉 조건을 조정하여, 최종의 압연기의 출측에서의 환강재의 표면 온도가 Ac3점 이상이 되도록 조정했다. 또한, 최종의 압연기에 의한 압연을 종료한 후, 수냉 장치를 이용하여 수량에 따라 냉각 속도를 제어하고, 5초 이내에 강재의 표면 온도가 Ar3점 이하이며, 또한 600℃를 밑돌지 않도록 냉각하고, 그 후, 수냉 장치에 의한 냉각을 정지했다. 수냉 장치에 의한 냉각을 정지한 후, 환강재를 대기 중에서 방랭했다. With respect to Test Nos. 1 to 8, the water-cooling conditions between each rolling mill (stand) in the continuous rolling mill were adjusted so that the surface temperature of the rolling steel material on the exit side of the final rolling mill was adjusted to be A c3 or more. After completion of the rolling by the final rolling mill, the cooling rate was controlled in accordance with the amount of water by using a water-cooling apparatus, and the steel was cooled so that the surface temperature of the steel was not more than Ar 3 point and not less than 600 ° C within 5 seconds Thereafter, the cooling by the water-cooling apparatus was stopped. After the cooling by the water-cooling apparatus was stopped, the ring material was allowed to cool in the air.

시험 번호 9 및 시험 번호 10에 대해서는, 연속 압연 종료 후의 환강재를 수냉 장치에 의해 수냉하지 않고, 그대로 대기 중에서 방랭했다. For Test Nos. 9 and 10, the rolling steel material after completion of the continuous rolling was water-cooled by a water-cooling apparatus and left to stand in the air as it was.

시험 번호 11 및 12에 대해서는, 스탠드 간에서의 수냉 조건을 조정하여, 압연 후도 수냉을 실시했다. 그러나, 시험 번호 10의 압연 후 온도는 Ac3점 미만이었다. 시험 번호 11의 수냉 후 온도는 600℃ 미만이었다. With respect to Test Nos. 11 and 12, water-cooling conditions were adjusted between the stands, and water cooling was performed after rolling. However, the temperature after rolling of Test No. 10 was less than A c3 . The temperature after water cooling of Test No. 11 was less than 600 占 폚.

제조된 각 시험 번호의 환강재(봉강)에 대해, 이하의 시험을 실시했다. The following test was carried out on the flange members (bars) of each test number manufactured.

[미크로 조직 관찰 시험] [Microstructure observation test]

직경 30mm의 각 환강재로부터 길이가 20mm인 시험편을 잘라냈다. 이러한 시험편의 횡단면(환강재의 중심축에 수직인 단면)이 관찰면이 되도록 수지에 묻고, 경면 연마했다. 연마 후, 3% 질산 알코올(나이탈액)로 부식시켜 미크로 조직을 드러나게 하고, SEM을 이용하여 관찰을 행했다. 구체적으로는, 표면으로부터 1mm 깊이(반경×0.067깊이)의 위치 Q1, 표면으로부터 2.25mm 깊이(반경×0.15깊이)의 위치 Q2, 표면으로부터 3.75mm 깊이(반경×0.25깊이)의 위치 Q3, 표면으로부터 7.5mm 깊이(반경×0.5깊이)의 위치 Q4, 중앙부(중심 부근)의 위치 Q5의 합계 5개소의 조직을, 1개소당 3시야씩, 합계 15시야 관찰하여, 상기 서술한 방법으로 미크로 조직을 구성하고 있는 상의 식별을 행했다. 각 시야의 면적은 상기 서술한 대로, 25μm×20μm였다. Test specimens having a length of 20 mm were cut out from each of the rings of 30 mm in diameter. The cross section of the test piece (cross section perpendicular to the central axis of the flange member) was buried in the resin so as to be the observation surface, and mirror-polished. After polishing, the microstructure was exposed by etching with 3% nitric alcohol (Na recovery solution), and observation was performed using SEM. Specifically, a position Q1 of a depth of 1 mm from the surface (radius x 0.067 depth), a position Q2 of 2.25 mm (radius x 0.15 depth) from the surface, a position Q3 of 3.75 mm (radius x 0.25 depth) from the surface, The microstructure was observed by the above-described method by observing the tissues at five positions in total of a position Q4 of a depth of 7.5 mm (radius x 0.5 depth) and a position Q5 of a central portion (near the center) And the constituent phases were identified. The area of each field of view was 25 탆 x 20 탆 as described above.

[페라이트의 평균 결정입경의 측정] [Measurement of average crystal grain size of ferrite]

상기 서술한 방법에 의해, 각 시험 번호의 환강재 전체의 미크로 조직에서의 페라이트의 평균 결정입경과, 표층 영역의 미크로 조직에서의 페라이트의 평균 결정입경을 측정했다. The average crystal grain size of the ferrite in the microstructure of the entire ring steel of each test number and the average crystal grain size of the ferrite in the microstructure of the surface layer region were measured by the above-described method.

[미세 펄라이트 면적율 및 구상 시멘타이트 개수의 측정] [Measurement of micro pearlite area ratio and number of spherical cementite]

상기 서술한 방법에 의해, 각 시험 번호에 있어서, 환강재 전체의 미크로 조직 및 표층 영역의 미크로 조직에서 차지하는 미세 펄라이트의 면적 비율을 구했다. 또한, 상기 서술한 방법에 의해, 표층 영역의 미크로 조직에서의 구상 시멘타이트의 개수(개/mm2)를 구했다. By the above-described method, in each test number, the ratio of the area of the micro pearlite occupying in the microstructure of the entire cast steel and the microstructure of the surface layer region was obtained. Further, the number of spherical cementites in the microstructure of the surface layer region (number / mm < 2 >) was determined by the above-described method.

[구상화 소둔 후의 구상화율의 측정] [Measurement of spheroidization rate after spheroidizing annealing]

각 시험 번호의 환강재에 대해 구상화 소둔을 실시했다. 구체적으로는, 각 환강재를 735℃에서 10시간 유지했다. 그 후, 10℃/h의 냉각 속도로 상온까지 냉각했다. Spheroidizing annealing was performed on the flange members of each test number. Specifically, each of the ring members was maintained at 735 占 폚 for 10 hours. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature at a cooling rate of 10 占 폚 / h.

구상화 소둔 후의 각 환강재로부터 길이가 20mm인 시험편을 잘라냈다. 시험편의 표면 중, 환강재의 종단면에 상당하는 표면이 관찰면이 되도록 수지에 묻고, 경면 연마했다. Test specimens having a length of 20 mm were cut out from each rounded steel material after the spheroidizing annealing. The surface of the specimen was soaked in resin so that the surface corresponding to the longitudinal cross-section of the flange member was the observation surface, and mirror-polished.

연마 후, 피크린산 알코올(피크럴액)로 부식시켜, 5000배의 SEM을 이용하여, 상기의 상의 식별과 마찬가지로, 15시야에 대해서 미크로 조직의 촬영 화상을 생성했다. 상기의 미크로 조직 관찰 시험의 경우와 마찬가지로, 이 촬영 화상을 이용하여, 각 시멘타이트의 장경 L과 단경 W를 개개로 측정했다. 그리고, 촬영 화상(후술하는 각 시야) 중의 시멘타이트의 개수에 대한, L/W가 2.0 이하인 시멘타이트(즉, 구상 시멘타이트)의 개수의 비율을 구하여, 구상화율(%)로 했다. After polishing, the sample was corroded with picric alcohols (phenylacetate), and a microstructured image was generated at 15 fields of view in the same manner as in the above-mentioned image discrimination using SEM of 5000 times. As in the case of the above microstructure observation test, the long and short diameters L and W of each cementite were individually measured by using the photographed image. Then, the ratio of the number of cementites (i.e., spherical cementites) having L / W of 2.0 or less to the number of cementites in the photographed image (each of the visibility to be described later) was determined to obtain the spheroidization ratio (%).

구체적으로는, 관찰한 위치는, 표면으로부터 1mm 깊이(반경×0.067깊이)의 위치 Q1, 표면으로부터 2.25mm 깊이(반경×0.15깊이)의 위치 Q2, 표면으로부터 3.75mm 깊이(반경×0.25깊이)의 위치 Q3, 표면으로부터 7.5mm 깊이(반경×0.5깊이)의 위치 Q4, 중앙부(중심 부근)의 위치 Q5의 합계 5개소로 하고, 1개소당 3시야씩, 합계 15시야 관찰했다. 각 시야의 면적은 25μm×20μm였다. Specifically, the observed position is a position Q1 of 1 mm depth (radius x 0.067 depth) from the surface, a position Q2 of 2.25 mm depth (radius x 0.15 depth) from the surface, and a position Q2 of 3.75 mm A total of 15 points was observed with a total of 5 points at the position Q3, a position Q4 at a depth of 7.5 mm from the surface (radius x 0.5 depth) and a position Q5 at the center (near the center). The area of each field of view was 25 mu m x 20 mu m.

각 시야에서 구한 구상화율 중, 위치 Q1 및 Q2의 6시야에서의 구상화율의 평균값을, 구상화 소둔 후의 표층 구상화율(%)로 정의했다. 위치 Q3~Q5의 9시야에서의 구상화율의 평균값을, 구상화 소둔 후의 내부 구상화율(%)로 정의했다. Among the spheroidization ratios obtained from the respective fields of view, an average value of the spheroidization ratios in the six fields of view of the positions Q1 and Q2 was defined as the surface layer spheroidization ratio (%) after spheroidization annealing. The average value of the spheroidization rates in the nine fields of view at positions Q3 to Q5 was defined as the internal spheroidization ratio (%) after spheroidization annealing.

[냉간 단조성 시험] [Cold Forging Test]

구상화 소둔 처리 후의 각 환강재로부터, 도 2a 및 도 2b에 나타내는 시험편을 제작했다. 도 2a는 시험편의 평면도이며, 도 2b는 시험편의 정면도이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 시험편의 직경 D1은 29mm이며, 길이 L4가 44mm였다. 시험편의 외주면에는, 축방향으로 연장되는 절결부가 형성되었다. 절결부의 절결 각도 A1은 30°이며, 절결부의 홈 바닥 부분의 코너 반경 R1은 0.15mm였다. 절결부의 깊이 D2는 0.8mm였다. The test pieces shown in Figs. 2A and 2B were produced from the respective ring members after the sintering annealing. 2A is a plan view of the test piece, and Fig. 2B is a front view of the test piece. Referring to Figs. 2A and 2B, the diameter D1 of the test piece was 29 mm, and the length L4 was 44 mm. A notch portion extending in the axial direction was formed on the outer peripheral surface of the test piece. The cut angle A1 of the cutout portion was 30 DEG, and the corner radius R1 of the groove bottom portion of the cutout portion was 0.15 mm. The depth D2 of the notch portion was 0.8 mm.

시험편 및 프레스를 이용하여, 냉간(상온)에서 압축 시험을 실시했다. 압축 시험에서는, 처음에, 시험편을 축방향으로 15%까지 압축했다. 그 후, 1.5~2.5%의 축방향으로의 압축을 시험편에 부여할 때마다 제하(除荷)하여, 시험편의 균열을 관찰했다. 균열이 발생할 때까지, 압축, 제하 및 관찰을 반복했다. 미세한 균열(길이 0.5~1.0mm)이 육안, 또는 간단한 확대경을 이용하여 처음으로 관찰되었을 때, 균열이 발생했다고 인정했다. 각 시험 번호에 대해서 5개의 시험편을 제작하여, 5개의 시험편에 대해 상기의 압축 시험을 실시했다. 균열이 발생했을 때의 5개의 시험편의 압축율의 평균값을 「한계 압축율」로 했다. 한계 압축율이 50%를 넘었을 때, 냉간 단조성이 우수하다고 평가했다. A compression test was carried out in cold (room temperature) using a test piece and a press. In the compression test, initially, the specimen was compressed to 15% in the axial direction. Thereafter, each time the compression in the axial direction of 1.5 to 2.5% was applied to the test piece, the test piece was observed for cracking. Compression, removal, and observation were repeated until cracking occurred. It was recognized that cracks occurred when microscopic cracks (length 0.5 to 1.0 mm) were first observed with the naked eye or with a simple magnifying glass. Five test pieces were prepared for each test number, and the above compression tests were performed on the five test pieces. The average value of the compressibility of the five test pieces when cracks were generated was defined as " critical compression ratio ". When the critical compression ratio exceeded 50%, it was evaluated that the cold-rolled steel sheet was excellent.

[시험 결과] [Test result]

표 2에, 시험 결과를 나타낸다. 표 2 중의 「전체에서의 미크로 조직」란의 「상」란 중의 「F」는 페라이트, 「LP」는 라멜라 펄라이트, 「SC」는 구상 시멘타이트를 각각 나타낸다. 「결정입경」란에는, 각 시험 번호에서의 환강재 전체의 미크로 조직에 있어서의 페라이트 평균 결정입경(μm)이 기재되어 있다. 「미세 LP율」란에는, 미세 펄라이트의 미크로 조직 전체에서 차지하는 면적 비율(%)이 기재되어 있다. Table 2 shows the test results. &Quot; F " in the " Phase " column in the "Microstructure in Total" in Table 2 indicates ferrite, "LP" indicates lamellar perlite, and "SC" indicates spherical cementite. In the "crystal grain size" column, the ferrite average crystal grain size (μm) in the microstructure of the whole of the rolling steel material in each test number is described. In the column of " fine LP ratio ", the area ratio (%) of micro pearlite in the entire microstructure is described.

표 2 중의 「표층 영역에서의 미크로 조직」란의 「결정입경」란에는, 각 시험 번호에서의 표층 영역에 있어서의 페라이트 평균 결정입경(μm)이 기재되어 있다. 「미세 LP율」란에는, 미세 펄라이트의 표층 영역의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율(%)이 기재되어 있다. 「SC개수」란에는, 표층 영역의 미크로 조직에 있어서의 구상 시멘타이트의 개수(개/mm2)가 기재되어 있다. In the "crystal grain size" column in the "microstructure in the surface layer region" in Table 2, the ferrite average crystal grain size (μm) in the surface layer region in each test number is described. In the "micro LP ratio" column, the ratio (%) of the area occupied by the microstructure of the surface layer region of the microperlite is described. In the "number of SCs" column, the number of spherical cementites (micro / mm 2 ) in the microstructure of the surface layer region is described.

표 2 중의 「구상화 소둔 후」란에는, 각 시험 번호의 표층 구상화율(%), 내부 구상화율(%) 및 한계 압축율(%)이 기재되어 있다. In Table 2, "surface spheroidization ratio (%), internal spheroidization ratio (%), and critical compression ratio (%) of each test number are described in the column" after spheroidizing annealing ".

표 2 중의 「평가」란에 있어서의 「A」는, 냉간 단조성이 우수하다고 평가한 것을 의미하고, 「NA」는, 냉간 단조성이 낮다고 평가한 것을 의미한다. 시험 번호 9 및 시험 번호 10의 구상 시멘타이트의 개수란의 「-」은, 상이 「F+LP」이며 구상 시멘타이트가 존재하고 있지 않는 것을 나타낸다. &Quot; A " in the " Evaluation " column in Table 2 means that the cold-rolled steel sheet is evaluated as excellent, and " NA " "-" in the number of spherical cementites in Test Nos. 9 and 10 indicates that the phase is "F + LP" and no spherical cementite exists.

표 2를 참조하여, 시험 번호 1~7의 강재의 화학 조성은 적절하고, 제조 조건(총 감면율, 가열 온도, 압연 후 온도, 냉각 후 온도)도 적절했다. 그 때문에, 시험 번호 1~7의 환강재의 미크로 조직은 페라이트, 펄라이트 및 구상 시멘타이트로 이루어지고, 환강재 전체의 미크로 조직에서의 페라이트의 평균 결정입경은 10μm 이하이며, 미세 LP율도 20% 미만이었다. 또한, 시험 번호 1~7의 표층 영역의 미크로 조직에서의 페라이트의 평균 결정입경은 5μm 이하이고, 미세 LP율은 10% 미만이며, 구상 시멘타이트의 개수는 1.0×105개/mm2 이상이었다. 그 때문에, 구상화 소둔 후의 표층 구상화율은 80% 이상으로 높고, 내부 구상화율은 70% 이상으로 높았다. 그 결과, 시험 번호 1~7의 환강재의 한계 압축율은 50%를 넘어, 우수한 냉간 단조성을 나타냈다. With reference to Table 2, the chemical compositions of the steels of Test Nos. 1 to 7 were appropriate, and the manufacturing conditions (total reduction ratio, heating temperature, post-rolling temperature and post-cooling temperature) were also appropriate. Therefore, the microstructure of the steel material of Test Nos. 1 to 7 is composed of ferrite, pearlite and spherical cementite, and the average crystal grain size of the ferrite in the microstructure of the entire steel material is 10 μm or less and the fine LP ratio is less than 20% . The average crystal grain size of the ferrite in the microstructure of the surface layer regions of Test Nos. 1 to 7 was 5 탆 or less, the fine LP ratio was less than 10%, and the number of spherical cementites was 1.0 × 10 5 / mm 2 or more. For this reason, the surface spheroidization rate after spheroidizing annealing was as high as 80% or more, and the internal spheroidization rate was as high as 70% or more. As a result, the critical compression ratio of the test specimens No. 1 to No. 7 exceeded 50%, indicating excellent cold forming.

한편, 시험 번호 8에서는, 강재의 C함유량이 너무 많았다. 그 때문에, 표층 영역의 미크로 조직에서의 미세 LP율이 10% 이상이었다. 그 결과, 한계 압축율이 50% 이하가 되었다. On the other hand, in Test No. 8, the C content of the steel was too much. Therefore, the fine LP ratio in the microstructure of the surface layer region was 10% or more. As a result, the critical compression ratio became 50% or less.

시험 번호 9에서는, 강재의 화학 조성은 적절했지만, 가열 온도가 너무 높아 냉각 후 온도도 너무 높았다. 그 때문에, 환강재의 미크로 조직에 있어서 구상 시멘타이트가 존재하지 않았다. 또한, 환강재 전체 및 표층 영역의 미크로 조직에서의 페라이트가 세립화되지 않아, 페라이트의 평균 결정입경이 너무 컸다. 그 때문에, 구상화 소둔 후의 표층 구상화율 및 내부 구상화율은 낮고, 한계 압축율은 50% 이하였다. In Test No. 9, the chemical composition of the steel was adequate, but the heating temperature was too high and the temperature after cooling was too high. For this reason, there was no spherical cementite in the microstructure of the cast steel. Further, the ferrite in the whole microstructure of the ring steel and the surface layer region did not become fine, and the average crystal grain size of the ferrite was too large. For this reason, the surface spheroidization ratio and internal spheroidization ratio after spheroidizing annealing were low, and the critical compression ratio was 50% or less.

시험 번호 10에서는, 강재의 화학 조성은 적절했지만, 냉각 후 온도가 너무 높았다. 그 때문에, 환강재의 미크로 조직에 있어서 구상 시멘타이트가 존재하지 않고, 페라이트도 조대했다. 그 때문에, 한계 압축율이 50% 이하였다. In Test No. 10, the chemical composition of the steel was adequate, but the temperature after cooling was too high. As a result, no spherical cementite was present in the microstructure of the cast steel and the ferrite was coarse. Therefore, the critical compression ratio was 50% or less.

시험 번호 11에서는, 강재의 화학 조성은 적절했지만, 압연 후 온도가 너무 낮았다. 그 때문에, 환강재 전체 및 표층 영역의 미크로 조직에서의 미세 LP율이 너무 높았다. 그 때문에, 구상화 소둔 후의 표층 구상화율 및 내부 구상화율은 낮고, 한계 압축율은 50% 이하였다. In Test No. 11, the chemical composition of the steel was adequate, but the temperature after rolling was too low. For this reason, the micro LP ratio of the whole of the cast steel and the microstructure of the surface layer region was too high. For this reason, the surface spheroidization ratio and internal spheroidization ratio after spheroidizing annealing were low, and the critical compression ratio was 50% or less.

시험 번호 12에서는, 강재의 화학 조성은 적절했지만, 냉각 후 온도가 너무 낮았다. 그 때문에, 환강재 전체 및 표층 영역의 미크로 조직에서의 미세 LP율이 너무 높았다. 그 때문에, 구상화 소둔 후의 표층 구상화율 및 내부 구상화율은 낮고, 한계 압축율은 50% 이하였다. In Test No. 12, the chemical composition of the steel was adequate, but the temperature after cooling was too low. For this reason, the micro LP ratio of the whole of the cast steel and the microstructure of the surface layer region was too high. For this reason, the surface spheroidization ratio and internal spheroidization ratio after spheroidizing annealing were low, and the critical compression ratio was 50% or less.

<산업상의 이용 가능성>&Lt; Industrial Availability >

본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재는, 높은 구상화율을 가지며, 구상화 소둔 후의 냉간 단조성이 우수하다. 그 때문에, 우수한 냉간 단조성이 요구되는 용도로 폭넓게 적용 가능하다. 본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재는 특히, 지금까지 열간 단조 공정 및 절삭 공정에서 제조되고 있던 자동차용 부품, 산업 기계용 부품, 건설 기계용 부품 등의 기계 구조용 부품의 소재로서 이용할 수 있다. 이러한 용도에 이용한 경우 특히, 본 실시 형태의 냉간 단조용 환강재는, 부품의 정밀정형화에 공헌할 수 있다. The cold-rolled forging steel of the present embodiment has a high spheroidizing ratio and is excellent in cold-rolling after the spheroidizing annealing. Therefore, it can be widely applied to applications requiring excellent cold-forging. The cold forging cold forging material of the present embodiment can be used particularly as a material for mechanical structural parts such as automobile parts, industrial machine parts, and construction machine parts, which have been produced in the hot forging and cutting processes. In particular, the cold forging cold forging material of this embodiment can contribute to the precise shaping of parts when used for such applications.

Claims (3)

냉간 단조용 환강재로서,
질량%로,
C:0.15~0.60%,
Si:0.01~0.5%,
Mn:0.1~2.0%,
P:0.035% 이하,
S:0.050% 이하,
Al:0.050% 이하,
Cr:0.02~0.5%,
N:0.003~0.030%,
Cu:0~0.5%,
Ni:0~0.3%,
Mo:0~0.3%,
V:0~0.3%,
B:0~0.0035%,
Nb:0~0.050%, 및,
Ti:0~0.2%를 함유하고,
잔부는 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 가지며,
상기 냉간 단조용 환강재의 미크로 조직은, 상기 화학 조성을 가지는 소재를 2상역에서 압연하고, 최종 압연기 출측에서의 표면 온도를 Ac3점 이상으로 하고, 압연 종료 후 5초 이내에 상기 표면 온도를 Ar3점 이하이며 600℃를 밑돌지 않는 온도로 수냉하여 얻어지는 조직이며,
상기 냉간 단조용 환강재의 미크로 조직은, 페라이트, 펄라이트 및 구상 시멘타이트로 이루어지고, 상기 페라이트의 평균 결정입경은 10μm 이하이며, 상기 펄라이트 중 라멜라 간격이 200nm 이하인 상기 펄라이트가 상기 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율은 20% 미만이며,
상기 냉간 단조용 환강재의 표면에서 반경×0.15깊이까지의 영역에 있어서의 미크로 조직에서는, 상기 영역에 있어서의 페라이트의 평균 결정입경이 5μm 이하이며, 상기 영역에 있어서의 라멜라 간격이 200nm 이하인 펄라이트가 상기 영역의 미크로 조직에서 차지하는 면적 비율이 10% 미만이며, 상기 영역에 있어서의 구상 시멘타이트의 개수가 1.0×105개/mm2 이상이고,
상기 냉간 단조용 환강재의 미크로 조직에서의 상기 페라이트의 평균 결정입경은, 상기 냉간 단조용 환강재의 표면으로부터 반경×0.15깊이까지의 영역에 있어서의 미크로 조직에서의 상기 페라이트의 평균 결정입경보다도 큰, 구상화 소둔 후의 냉간 단조성이 우수한 냉간 단조용 환강재.
As a cold-rolled forging material,
In terms of% by mass,
C: 0.15 to 0.60%,
Si: 0.01 to 0.5%
Mn: 0.1 to 2.0%
P: not more than 0.035%
S: 0.050% or less,
Al: 0.050% or less,
0.02-0.5% Cr,
N: 0.003 to 0.030%,
Cu: 0 to 0.5%,
Ni: 0 to 0.3%,
Mo: 0 to 0.3%,
V: 0 to 0.3%,
B: 0 to 0.0035%,
Nb: 0 to 0.050%, and
Ti: 0 to 0.2%
The remainder has a chemical composition consisting of Fe and impurities,
The microstructure of the cold forging steel material is obtained by rolling the material having the above chemical composition in a bimetallic furnace and setting the surface temperature at the final rolling machine exit side to Ac 3 point or more and setting the surface temperature to Ar 3 point Or less and is cooled to a temperature not lower than 600 ° C,
Wherein the microstructure of the cold forging steel material is composed of ferrite, pearlite and spherical cementite, and the mean crystal grain size of the ferrite is 10 탆 or less, and the percentage of the pearlite having the lamellar spacing of 200 nm or less in the pearlite Is less than 20%
In the microstructure in the region from the surface of the cold forging steel material to the radius x 0.15 depth, the average crystal grain size of the ferrite in the region is 5 占 퐉 or less, and the pearlite having the lamellar spacing in the region is 200 nm or less Wherein the area ratio of the area in the microstructure is less than 10%, the number of spherical cementites in the area is 1.0 x 10 5 / mm 2 or more,
The average crystal grain size of the ferrite in the microstructure of the cold forging steel material is larger than the average crystal grain size of the ferrite in the microstructure in the region from the surface of the cold- , A cold-rolled forging material excellent in cold-rolling after spheroidizing annealing.
청구항 1에 있어서,
Cu:0.05~0.5%,
Ni:0.05~0.3%,
Mo:0.05~0.3%,
V:0.05~0.3%, 및,
B:0.0005~0.0035%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 냉간 단조용 환강재.
The method according to claim 1,
Cu: 0.05 to 0.5%
Ni: 0.05 to 0.3%
Mo: 0.05 to 0.3%
V: 0.05 to 0.3%, and
, And B: 0.0005 to 0.0035%, based on the total weight of the cold-rolled forging material.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
Nb:0.005~0.050%, 및,
Ti:0.005~0.2%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종을 함유하는, 냉간 단조용 환강재.
The method according to claim 1 or 2,
Nb: 0.005 to 0.050%, and
And Ti: 0.005 to 0.2%, based on the total weight of the steel material.
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