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JP6515332B2 - Low carbon steel sheet excellent in machinability and wear resistance after quenching and tempering, and method for producing the same - Google Patents
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Low carbon steel sheet excellent in machinability and wear resistance after quenching and tempering, and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a low carbon steel sheet which is excellent in machinability and wear resistance after quenching and tempering, and a method for producing the same.

質量%で、炭素を0.1〜0.4%含有する低炭素鋼板は、ブランク材にプレス成形、穴拡げ成形、曲げ成形、絞り成形、増肉及び減肉成形、及び、それらを組み合せた冷間鍛造を施して、自動車のギヤー、クラッチ等の駆動系部品を製造する素材として用いられる。   A low carbon steel sheet containing 0.1 to 0.4% of carbon by mass% is formed by press forming, hole expansion forming, bending forming, draw forming, thickness increase and thickness reduction formation, and a combination thereof in a blank material It is cold forged and used as a material to manufacture drive system parts such as gears and clutches of automobiles.

冷間鍛造のみで、部品の最終形状に高精度に成形することは難しいので、冷間鍛造後には切削が施される。また、自動車の駆動系部品として使用する際に発生する、ギヤー部品との相互の摩擦による摩耗を抑えるため、成形素材には、焼入れ及び焼戻しが施され、耐摩耗性が与えられる。   Since it is difficult to form the final shape of the part with high precision only by cold forging, cutting is performed after cold forging. Further, in order to suppress the wear due to the mutual friction with the gear parts, which is generated when used as a drive system part of an automobile, the forming material is subjected to hardening and tempering to provide wear resistance.

これまで、低炭素鋼板の被切削性と焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性を改善する技術について多くの提案がなされてきた(例えば、特許文献1〜5、参照)。   Until now, many proposals have been made on techniques for improving the machinability of low carbon steel sheets and the wear resistance characteristics after quenching and tempering (see, for example, Patent Documents 1 to 5).

例えば、特許文献1には、被削性に優れた低炭硫黄系快削鋼として、重量で、C:0.05〜0.15%、Mn:0.5〜2.0%、S:0.1〜0.4%、P:0.05〜0.10%、O:0.005〜0.040%を基本成分とし、さらに、Siを0.1%以下、Alを0.009%以下に制限し、Nを20〜150ppmの範囲で含有し、さらに、Caを5〜60ppmの範囲で含有し、残部実質的にFeからなる低炭硫黄快削鋼が開示されている。しかし、特許文献1に、熱処理後の耐摩耗性の向上については何ら開示されていない。   For example, in Patent Document 1, as a low-carbon sulfur-based free-cutting steel excellent in machinability, C: 0.05 to 0.15%, Mn: 0.5 to 2.0%, S: 0.1 to 0.4%, P: 0.05 to 0.10%, O: 0.005 to 0.040% as a basic component, and further, 0.1% or less of Si and 0.009 of Al There is disclosed a low carbon sulfur free-cutting steel which is limited to not more than 10%, contains N in the range of 20 to 150 ppm, further contains Ca in the range of 5 to 60 ppm, and the balance substantially consists of Fe. However, Patent Document 1 does not disclose any improvement in the wear resistance after heat treatment.

特許文献2には、耐磨耗性に優れ、しかも、切削性にも優れた汎用及び高強度合金鋼が開示されている。しかし、特許文献2の鋼は、アトマイズ鉄粉を用いた焼結体の鋼であり、一般の熱延鋼板に比べ価格が高いという課題を抱えている。   Patent Document 2 discloses a general-purpose and high-strength alloy steel which is excellent in wear resistance and excellent in machinability. However, the steel of Patent Document 2 is a sintered steel using atomized iron powder, and has a problem that the price is higher than that of a general hot rolled steel sheet.

特許文献3には、切削加工方法により全く快削性を示さない問題や材質劣化の問題を解消し、さらに、深穴あけ加工における切粉処理性を良好にし、鋼材の強度特性を大きく低下させることなく、広範な切削方法や切削条件において優れた被削性を有し、特に、耐超硬工具摩耗性及び切粉処理性に優れた熱間鍛造向け機械構造用鋼が開示されている。   Patent Document 3 solves the problem of not showing machinability at all by the cutting method and the problem of material deterioration, and further improves the chip treatability in deep drilling and significantly reduces the strength characteristics of the steel material. There is also disclosed a steel for machine construction for hot forging which has excellent machinability in a wide range of cutting methods and cutting conditions, and in particular, is excellent in carbide tool wear resistance and chip treatability.

しかし、特許文献3の鋼では、熱間鍛造での炉加熱ガスの放出による環境負荷の増大及び製造コストの増加を抑制することはできない。   However, the steel of Patent Document 3 can not suppress an increase in environmental load and an increase in manufacturing cost due to the release of furnace heating gas in hot forging.

特許文献4には、鍛造上がりの硬さ上昇を最小限に抑え、被削性、冷間加工性を確保しながら、非硬化部の疲労強度、硬化部の耐転がり強度、耐ピッチング強度、耐摩耗性、疲労強度等を向上させた鋼材が開示されている。   In Patent Document 4, the fatigue strength of the non-hardened portion, the rolling resistance of the hardened portion, the pitting resistance, the resistance against the hardness of the non-hardened portion while minimizing the hardness increase after forging and securing the machinability and the cold workability. There is disclosed a steel material having improved wear resistance, fatigue strength and the like.

しかし、特許文献4の鋼材では、質量%で、C:0.40%以上0.50%未満、さらに、Si:0.5〜0.9%を含有するなど、合金元素の含有量が高いため、連続鋳造−熱間圧延−熱延板焼鈍の高炉一貫製造では歩留りが低下し、コストの増加を抑制することはできない。   However, in the steel material of Patent Document 4, the content of alloying elements is high, such as containing, by mass%, C: 0.40% or more and less than 0.50%, and further Si: 0.5 to 0.9%. Therefore, in the blast furnace integrated manufacturing of continuous casting-hot rolling-hot-rolled sheet annealing, the yield is lowered, and the increase in cost can not be suppressed.

特許文献5には、成形面に耐摩耗性が付与され、かつ、機械加工して成形面とするときの切削性にも優れる球状黒鉛鋳鉄製鋼管成形用ロールが開示されている。しかし、特許文献5のロールは、鋳造法にて成形されるため、生産性が低いという課題を抱えていて、広く普及する自動車の駆動系部品の製造には好適でない。   Patent Document 5 discloses a spheroidal graphite cast iron steel pipe forming roll having wear resistance to a forming surface and excellent in machinability when machining to form a forming surface. However, since the roll of Patent Document 5 is formed by a casting method, it has a problem of low productivity, and is not suitable for manufacturing widely used driving system parts of automobiles.

特開平07-252588号公報JP 07-252588 A 特開平07-233402号公報Japanese Patent Application Publication No. 07-233402 特開2000−87179号公報JP 2000-87179 A 特開2004−149928号公報JP 2004-149928 A 特開2013―094823号公報JP, 2013-094823, A

本発明は、従来技術の実情に鑑み、熱間圧延−熱延板焼鈍の低コスト高炉一貫製造において、被切削性と焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板とその製造方法を提供することを課題とするものである。   In view of the circumstances of the prior art, the present invention provides a low carbon steel sheet excellent in machinability and wear resistance characteristics after quenching and tempering, and a method for producing the same, in low cost integrated blast furnace manufacture of hot rolling and hot rolled sheet annealing. To be the subject.

本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意研究した。その結果、鋼中のS濃度とともに、切削前の鋼板の組織における炭化物の分散状態を、熱延から焼鈍における製造条件を最適化して制御し、炭化物を、主に、フェライト粒界上に析出させ、かつ、粒界上の炭化物の個数を粒内の炭化物の個数よりも増加させると、優れた被切削性を確保でき、さらに、焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性も改善できることを知見した。   The present inventors diligently studied methods for solving the above problems. As a result, together with the S concentration in the steel, the dispersed state of carbides in the structure of the steel sheet before cutting is controlled by optimizing the manufacturing conditions in hot rolling to annealing, and carbides are mainly deposited on ferrite grain boundaries. And when the number of carbides on grain boundaries was increased more than the number of carbides in grains, it was found that excellent machinability could be ensured, and further the wear resistance after quenching and tempering could be improved.

また、上記知見に基づく鋼板は、単に、熱延条件や焼鈍条件などを、単一にて工夫しても製造困難であり、熱延−焼鈍工程の一貫工程にて、工程条件を最適化することで製造できることを、種々の研究の積み重ねで知見した。   In addition, steel sheets based on the above findings are difficult to manufacture even if they are devised solely by hot rolling conditions, annealing conditions, etc., and process conditions are optimized in the continuous process of hot rolling-annealing process It was found through the accumulation of various researches that it could be manufactured.

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は、次の通りである。   The present invention has been made based on the above findings, and the summary thereof is as follows.

(1)成分組成が、質量%で、
C :0.10〜0.40%、
Si:0.01〜0.30%、
Mn:0.30〜1.00%、
P :0.0001〜0.020%、
S :0.010〜0.10%、
Al:0.001〜0.10%、
N :0.0001〜0.020%、
O :0.0001〜0.020%、
Ti:0.0001〜0.010%、
B :0〜0.0005%
を含み、残部Fe及び不可避的不純物からなり、
面積が0.01μm 超の炭化物について、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率が1を超え、
フェライト粒径が5.0μm以上であり、
ビッカース硬さが100HV以上180HV以下である
ことを特徴とする被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板。
(1) The component composition is in mass%,
C: 0.10 to 0.40%,
Si: 0.01 to 0.30%,
Mn: 0.30 to 1.00%,
P: 0.0001 to 0.020%,
S: 0.010 to 0.10%,
Al: 0.001 to 0.10%,
N: 0.0001 to 0.020%,
O: 0.0001 to 0.020%,
Ti: 0.0001 to 0.010%,
B: 0 to 0.0005%
Containing the balance Fe and unavoidable impurities,
For carbides with an area of more than 0.01 μm 2, the ratio of the number of carbide grain boundaries in the ferrite grain to the number of carbide grains in the ferrite grains exceeds 1,
Ferrite grain size is 5.0 μm or more,
A low carbon steel sheet excellent in machinability and wear resistance characteristics after quenching and tempering characterized in that Vickers hardness is 100 HV or more and 180 HV or less.

(2)前記成分組成が、さらに、質量%で、
Cr:0.001〜0.50%、
Mo:0.001〜0.50%、
Nb:0.001〜0.10%、
V :0.001〜0.10%、
Cu:0.001〜0.10%、
W :0.001〜0.10%、
Ta:0.001〜0.10%、
Ni:0.001〜0.10%、
Sn:0.001〜0.050%、
Sb:0.001〜0.050%、
As:0.001〜0.050%、
Mg:0.0001〜0.050%、
Ca:0.001〜0.050%、
Y :0.001〜0.050%、
Zr:0.001〜0.050%、
La:0.001〜0.050%、
Ce:0.001〜0.050%の1種又は2種以上を含む
ことを特徴とする前記(1)に記載の被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板。
(2) The above-mentioned component composition is further in mass%,
Cr: 0.001 to 0.50%,
Mo: 0.001 to 0.50%,
Nb: 0.001 to 0.10%,
V: 0.001 to 0.10%,
Cu: 0.001 to 0.10%,
W: 0.001 to 0.10%,
Ta: 0.001 to 0.10%,
Ni: 0.001 to 0.10%,
Sn: 0.001 to 0.050%,
Sb: 0.001 to 0.050%,
As: 0.001 to 0.050%,
Mg: 0.0001 to 0.050%,
Ca: 0.001 to 0.050%,
Y: 0.001 to 0.050%,
Zr: 0.001 to 0.050%,
La: 0.001 to 0.050%,
The low carbon steel sheet excellent in the machinability and the wear resistance characteristics after quenching and tempering as described in the above (1), which comprises one or two or more species of Ce: 0.001 to 0.050%.

(3)前記(1)又は(2)に記載の被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板を製造する製造方法であって、
前記(1)又は(2)に記載の成分組成の鋼片を、直接、又は、一旦冷却後加熱して、熱間圧延に供し、650℃以上950℃以下の温度域で仕上げ熱延を完了し、400℃以上600℃以下で巻き取った熱延鋼板に、酸洗後、2つの温度域で保持する2段ステップ型の箱焼鈍を施す際、
(i-1)1段目の焼鈍において、熱延鋼板に、焼鈍温度まで30℃/時間以上150℃/時間以下の加熱速度で加熱し、650℃以上720℃以下の温度域に3時間以上60時間以下保持する焼鈍を施し、
(i-2)2段目の焼鈍において、熱延鋼板に、焼鈍温度まで1℃/時間以上80℃/時間以下の加熱速度で加熱し、725℃以上790℃以下の温度域に3時間以上50時間以下保持する焼鈍を施し、次いで、
(ii)焼鈍後の熱延鋼板を、650℃まで、冷却速度1℃/時間以上100℃/時間以下で冷却し、その後、室温まで冷却する
ことを特徴とする被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板の製造方法。
(3) A manufacturing method for manufacturing a low carbon steel sheet excellent in the machinability described in the above (1) or (2) and the wear resistance after quenching and tempering,
The steel piece of the component composition described in the above (1) or (2) is directly or temporarily cooled and then heated to be subjected to hot rolling, and finish hot rolling is completed in a temperature range of 650 ° C. to 950 ° C. When subjecting a hot-rolled steel sheet wound at 400 ° C. or more and 600 ° C. or less to two-step box-type annealing maintained in two temperature ranges after pickling,
(I-1) In the first stage annealing, the heat-rolled steel plate is heated to the annealing temperature at a heating rate of 30 ° C./hour or more and 150 ° C./hour or less, and in the temperature range of 650 ° C. or more and 720 ° C. or less Annealed to hold for less than 60 hours,
(I-2) In the second stage annealing, the heat-rolled steel plate is heated to the annealing temperature at a heating rate of 1 ° C./hour to 80 ° C./hour, and at a temperature range of 725 ° C. to 790 ° C. for 3 hours or more Apply annealing holding for less than 50 hours, then
(Ii) The hot-rolled steel sheet after annealing is cooled to 650 ° C. at a cooling rate of 1 ° C./hour or more and 100 ° C./hour or less, and then cooled to room temperature. The manufacturing method of the low carbon steel plate which is excellent in abrasion resistance characteristics.

本発明によれば、被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板及びその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a low carbon steel sheet which is excellent in machinability and wear resistance after quenching and tempering, and a method for producing the same.

フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率と被切削性の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the ratio of the number of carbides of a ferrite grain boundary to the number of carbides in a ferrite grain, and machinability. フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率と被切削性の別の関係を示す図である。It is a figure which shows another relationship of the ratio of the number of the carbides of a ferrite grain boundary to the number of the carbides in a ferrite grain, and machinability. 鋼中のS含有量と耐摩耗特性の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between S content in steel, and a wear-resistant characteristic. 鋼中のS含有量と耐摩耗特性の別の関係を示す図である。It is a figure which shows another relationship of S content in steel, and a wear-resistant characteristic.

本発明の被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板(以下「本発明鋼板」ということがある。)は、成分組成が、質量%で、
C :0.10〜0.40%、
Si:0.01〜0.30%、
Mn:0.30〜1.00%、
P :0.0001〜0.020%、
S :0.010〜0.10%、
Al:0.001〜0.10%、
N :0.0001〜0.020%、
O :0.0001〜0.020%、
Ti:0.0001〜0.010%、
B :0〜0.0005%
を含み、残部Fe及び不可避的不純物からなり、
面積が0.01μm 超の炭化物について、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率が1を超え、
フェライト粒径が5.0μm以上であり、
ビッカース硬さが100HV以上180HV以下である
ことを特徴とする。
The low carbon steel sheet (hereinafter sometimes referred to as “the steel sheet of the present invention”) excellent in the machinability and the wear resistance characteristics after quenching and tempering according to the present invention has a component composition in mass%,
C: 0.10 to 0.40%,
Si: 0.01 to 0.30%,
Mn: 0.30 to 1.00%,
P: 0.0001 to 0.020%,
S: 0.010 to 0.10%,
Al: 0.001 to 0.10%,
N: 0.0001 to 0.020%,
O: 0.0001 to 0.020%,
Ti: 0.0001 to 0.010%,
B: 0 to 0.0005%
Containing the balance Fe and unavoidable impurities,
For carbides with an area of more than 0.01 μm 2, the ratio of the number of carbide grain boundaries in the ferrite grain to the number of carbide grains in the ferrite grains exceeds 1,
Ferrite grain size is 5.0 μm or more,
It is characterized in that Vickers hardness is 100 HV or more and 180 HV or less.

本発明の被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板の製造方法(以下「本発明製造方法」ということがある。)は、本発明鋼板を製造する製造方法であって、
本発明鋼板の成分組成の鋼片を、直接、又は、一旦冷却後加熱して、熱間圧延に供し、650℃以上950℃以下の温度域で仕上げ熱延を完了し、400℃以上600℃以下で巻き取った熱延鋼板に、酸洗後、2つの温度域で保持する2段ステップ型の箱焼鈍を施す際、
(i-1)1段目の焼鈍において、熱延鋼板に、焼鈍温度まで30℃/時間以上150℃/時間以下の加熱速度で加熱し、650℃以上720℃以下の温度域に3時間以上60時間以下保持する焼鈍を施し、
(i-2)2段目の焼鈍において、熱延鋼板に、焼鈍温度まで1℃/時間以上80℃/時間以下の加熱速度で加熱し、725℃以上790℃以下の温度域に3時間以上50時間以下保持する焼鈍を施し、次いで、
(ii)焼鈍後の熱延鋼板を、650℃まで、冷却速度1℃/時間以上100℃/時間以下で冷却し、その後、室温まで冷却する
ことを特徴とする。
The method for producing a low carbon steel sheet excellent in the machinability and the wear resistance characteristics after quenching and tempering according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the present invention producing method”) is a method for producing the steel sheet of the present invention
The billet of the component composition of the present invention steel sheet is heated directly or after cooling and heated, and subjected to hot rolling to complete finish hot rolling in a temperature range of 650 ° C. to 950 ° C., 400 ° C. to 600 ° C. When subjecting the hot-rolled steel sheet wound up below to two-step stepped box annealing maintained in two temperature ranges after pickling,
(I-1) In the first stage annealing, the heat-rolled steel plate is heated to the annealing temperature at a heating rate of 30 ° C./hour or more and 150 ° C./hour or less, and in the temperature range of 650 ° C. or more and 720 ° C. or less for 3 hours or more Annealed to hold for less than 60 hours,
(I-2) In the second stage annealing, the heat-rolled steel plate is heated to the annealing temperature at a heating rate of 1 ° C./hour to 80 ° C./hour, and at a temperature range of 725 ° C. to 790 ° C. for 3 hours or more Apply annealing holding for less than 50 hours, then
(Ii) The heat-rolled steel plate after annealing is cooled to 650 ° C. at a cooling rate of 1 ° C./hour or more and 100 ° C./hour or less, and then cooled to room temperature.

以下、本発明鋼板及び本発明製造方法について説明する。   Hereinafter, the steel sheet of the present invention and the manufacturing method of the present invention will be described.

まず、本発明鋼板の成分組成の限定理由について説明する。以下、成分組成に係る「%」は「質量%」を意味する。   First, the reasons for limitation of the component composition of the steel sheet of the present invention will be described. Hereinafter, "%" which concerns on a component composition means "mass%."

C:0.10〜0.40%
Cは、鋼中で炭化物を形成し、鋼の強化及びフェライト粒の微細化に有効な元素である。冷間加工における梨地の発生を抑制し、冷間鍛造部品の表面美観を確保するためには、フェライト粒径の粗大化を抑制することが必須である。0.10%未満では、炭化物の体積率が不足し、箱焼鈍中のフェライトの粗大化を抑制することができないので、Cは0.10%以上とする。好ましくは0.11%以上である。
C: 0.10 to 0.40%
C forms carbides in the steel and is an element effective for strengthening the steel and refining the ferrite grains. In order to suppress the generation of a matte surface in cold working and secure the surface appearance of a cold forged part, it is essential to suppress the coarsening of the ferrite grain size. If the amount is less than 0.10%, the volume fraction of carbides is insufficient, and coarsening of ferrite during box annealing can not be suppressed, so C is made 0.10% or more. Preferably, it is 0.11% or more.

一方、0.40%を超えると、炭化物の体積率が増加し、瞬時的に荷重を負荷した際に破壊の起点となるクラックが多量に生成し、耐摩耗特性が低下するので、Cは0.40%以下とする。好ましくは0.38%以下である。   On the other hand, if it exceeds 0.40%, the volume fraction of carbide increases, and when a load is applied instantaneously, a large number of cracks serving as a starting point of fracture are generated, and the wear resistance is deteriorated. .40% or less. Preferably it is 0.38% or less.

Si:0.01〜0.30%
Siは、脱酸剤として作用し、また、炭化物の形態に影響を及ぼす元素である。フェライト粒内の炭化物の個数を減らし、フェライト粒界上の炭化物の個数を増やすためには、2段ステップ型の箱焼鈍により、焼鈍中に、オーステナイト相を生成させ、一旦、炭化物を溶解させた後、徐冷し、フェライト粒界への炭化物の生成を促進する必要がある。
Si: 0.01 to 0.30%
Si is an element which acts as a deoxidizing agent and influences the form of carbides. In order to reduce the number of carbides in the ferrite grains and to increase the number of carbides on the ferrite grain boundaries, an austenite phase was formed during annealing by two-step-step box annealing, and the carbides were once dissolved. After that, it is necessary to gradually cool and promote the formation of carbides at ferrite grain boundaries.

0.30%を超えると、後述のトライボフィルムの形成を抑制し、焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性を低下させるので、Siは0.30%以下とする。好ましくは0.28%以下である。Siは、少ないほど好ましいが、0.01%未満に低減すると、精錬コストが増加するので、Siは0.01%以上とする。好ましくは0.04%以上である。   If it exceeds 0.30%, the formation of a tribo film described later is suppressed, and the wear resistance after quenching and tempering is reduced, so Si is made 0.30% or less. Preferably it is 0.28% or less. The smaller the amount of Si, the better, but if it is reduced to less than 0.01%, the refining cost increases, so the amount of Si is made 0.01% or more. Preferably it is 0.04% or more.

Mn:0.30〜1.00%
Mnは、2段ステップ型の箱焼鈍において、炭化物の形態を制御する元素である。0.30%未満では、2段目の焼鈍後の徐冷において、フェライト粒界上に炭化物を生成させることが困難となるので、Mnは0.30%以上とする。好ましくは0.33%以上である。一方、1.00%を超えると、焼入れ焼戻し後の靭性が低下するので、Mnは1.00%以下とする。好ましくは0.96%以下である。
Mn: 0.30 to 1.00%
Mn is an element that controls the form of carbides in the two-step box annealing. If it is less than 0.30%, it is difficult to form carbides on ferrite grain boundaries in slow cooling after the second stage annealing, so Mn is made 0.30% or more. Preferably it is 0.33% or more. On the other hand, if it exceeds 1.00%, the toughness after quenching and tempering will decrease, so the Mn is made 1.00% or less. Preferably it is 0.96% or less.

P:0.0001〜0.020%
Pは、フェライト粒界に偏析し、粒界炭化物の生成を抑制する元素である。少ないほど好ましいが、精錬工程にて0.0001%未満に高純度化すると、精錬時間が長くなり、精錬コストが大幅に増加するので、Pは0.0001%以上とする。好ましくは0.0013%以上である。
P: 0.0001 to 0.020%
P is an element which segregates in ferrite grain boundaries and suppresses the formation of grain boundary carbides. The smaller the amount, the better. However, if the purification is performed to less than 0.0001% in the refining process, the refining time will be long and the refining cost will be significantly increased, so P is made at least 0.0001%. Preferably, it is 0.0013% or more.

一方、0.020%を超えると、粒界炭化物の個数比率が低下し、被切削性が低下するので、Pは0.020%以下とする。好ましくは0.018%以下である。   On the other hand, if it exceeds 0.020%, the number ratio of intergranular carbides decreases and the machinability decreases, so P is made 0.020% or less. Preferably it is 0.018% or less.

S:0.010〜0.10%
Sは、鋼の被切削性と耐摩耗性に大きな影響を及ぼす元素である。被切削性への影響については、Sは、フェライトとセメンタイトの界面に濃化して、その界面の剥離を促す元素であり、この界面剥離の効果によって、被切削性が向上する。
S: 0.010 to 0.10%
S is an element that greatly affects the machinability and wear resistance of the steel. Regarding the influence on the machinability, S is an element which is concentrated at the interface between ferrite and cementite to promote the exfoliation of the interface, and the machinability is improved by the effect of the interfacial exfoliation.

耐摩耗性への影響については、耐摩耗環境にて部品表層のSは、潤滑油/鋼界面にトライボフィルムが生成するのを促し、かつ、該フィルムの硬さは、鋼中のS濃度が高いほど増加するので、耐摩耗性が向上する。   As for the effect on wear resistance, S in the surface layer of parts in a wear resistant environment promotes the formation of a tribofilm at the lubricating oil / steel interface, and the hardness of the film is the concentration of S in the steel The higher the amount, the better the wear resistance.

0.010%未満では、添加効果が十分に得られないので、Sは0.010%以上とする。好ましくは0.015%以上である。一方、0.10%を超えると、後述の熱延鋼板の焼鈍工程において、フェライト/オーステナイト界面に顕著に濃化したSにより、粒界炭化物の生成が抑制され、被切削性が低下するので、Sは0.10%以下とする。好ましくは0.08%以下である。   If it is less than 0.010%, the addition effect can not be sufficiently obtained, so S is made 0.010% or more. Preferably it is 0.015% or more. On the other hand, if it exceeds 0.10%, the formation of intergranular carbides is suppressed by the S significantly concentrated at the ferrite / austenite interface in the annealing step of the hot-rolled steel sheet described later, and the machinability is reduced. S is 0.10% or less. Preferably it is 0.08% or less.

Al:0.001〜0.10%
Alは、鋼の脱酸剤として作用し、フェライトを安定化する元素である。0.001%未満では、添加効果が十分に得られないので、Alは0.001%以上とする。好ましくは0.004%以上である。一方、0.10%を超えると、粒界上の炭化物の個数割合が低下し、被切削性が低下するので、Alは0.10%以下とする。好ましくは0.09%以下である。
Al: 0.001 to 0.10%
Al is an element that acts as a deoxidizer for steel and stabilizes ferrite. If it is less than 0.001%, the addition effect is not sufficiently obtained, so Al is made 0.001% or more. Preferably it is 0.004% or more. On the other hand, if it exceeds 0.10%, the number ratio of carbides on grain boundaries decreases and the machinability decreases, so Al is made 0.10% or less. Preferably it is 0.09% or less.

N:0.0001〜0.020%
Nは、フェライト粒界に偏析し、粒界上の炭化物の生成を抑制する元素である。少ないほど好ましいが、0.0001%未満に低減すると、精錬コストが大幅に増加するので、Nは0.0001%以上とする。好ましくは0.0006%以上である。
N: 0.0001 to 0.020%
N is an element which segregates in ferrite grain boundaries and suppresses the formation of carbides on the grain boundaries. The smaller the amount, the better. However, if it is reduced to less than 0.0001%, the refining cost is greatly increased, so N is made at least 0.0001%. Preferably it is 0.0006% or more.

一方、0.020%を超えると、2相域焼鈍及び徐冷を施しても、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界上の炭化物の個数の比が1以下となり、被切削性が低下するので、Nは0.020%以下とする。好ましくは0.017%以下である。   On the other hand, if it exceeds 0.020%, the ratio of the number of carbides on ferrite grain boundaries to the number of carbides in ferrite grains becomes 1 or less even if two-phase region annealing and gradual cooling is performed, and the machinability is lowered. Therefore, N is made 0.020% or less. Preferably it is 0.017% or less.

O:0.0001〜0.020%
Oは、鋼中に酸化物の生成を促す元素である。フェライト粒内に存在する酸化物は炭化物の生成サイトとなるので、Oは少ないほうが好ましいが、0.0001%未満に低減すると、精錬コストが大幅に増加するので、Oは0.0001%以上とする。好ましくは0.0006%以上である。
O: 0.0001 to 0.020%
O is an element that promotes the formation of oxides in the steel. The oxide present in the ferrite grains is the formation site of carbides, so less O is preferable, but if it is reduced to less than 0.0001%, the refining cost is significantly increased. Do. Preferably it is 0.0006% or more.

一方、0.020%を超えると、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界上の炭化物の個数の比が1以下となり、被切削性が低下するので、Oは0.020%以下とする。好ましくは0.017%以下である。   On the other hand, if it exceeds 0.020%, the ratio of the number of carbides on ferrite grain boundaries to the number of carbides in ferrite grains becomes 1 or less, and the machinability decreases, so O is made 0.020% or less . Preferably it is 0.017% or less.

Ti:0.0001〜0.010%
Tiは、炭化物の形態の制御に重要な元素であり、多量の添加で、フェライト粒内の炭化物の生成を促す元素である。Tiは、少ないほど好ましいが、0.0001%未満に低減すると、精錬コストが大幅に増加するので、Tiは0.0001%以上とする。好ましくは0.0006%以上である。
Ti: 0.0001 to 0.010%
Ti is an element important for controlling the form of carbides, and is an element that promotes the formation of carbides in ferrite grains with a large amount of addition. The smaller the amount of Ti, the better. However, if it is reduced to less than 0.0001%, the refining cost will increase significantly, so the amount of Ti should be at least 0.0001%. Preferably it is 0.0006% or more.

一方、0.010%を超えると、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界上の炭化物の個数の比が1以下となり、被切削性が低下するので、Tiは0.010%以下とする。好ましくは0.017%以下である。   On the other hand, if it exceeds 0.010%, the ratio of the number of carbides on ferrite grain boundaries to the number of carbides in ferrite grains becomes 1 or less, and the machinability decreases, so Ti is made 0.010% or less . Preferably it is 0.017% or less.

B:0〜0.0005%
Bは、フェライトと炭化物の界面に濃化し、フェライトと炭化物の界面へのSの偏析を抑制する元素である。Bは、少ないほど好ましいが、0.0001%未満の同定には分析に細心の注意を払う必要があるとともに、分析装置によっては検出下限に至るので、0%を下限とする。好ましくは0.0001%以上である。
B: 0 to 0.0005%
B is an element which is concentrated at the interface between ferrite and carbide and suppresses segregation of S at the interface between ferrite and carbide. Although B is preferably as small as possible, it is necessary to pay close attention to analysis for identification of less than 0.0001%, and since the lower limit of detection is reached depending on the analysis apparatus, the lower limit is 0%. Preferably, it is at least 0.0001%.

一方、0.0005%を超えると、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界上の炭化物の個数の比が1を超えるように組織を最適化しても、フェライトと炭化物の界面へのSの濃化が抑制され、被切削性が向上しないので、Bは0.0005%以下とする。好ましくは0.0002%以下である。   On the other hand, if the ratio exceeds 0.0005%, the ratio of the number of carbides on the ferrite grain boundary to the number of carbides in the ferrite grains is more than 1 even if the structure is optimized. Since the thickening is suppressed and the machinability does not improve, B is made 0.0005% or less. Preferably it is 0.0002% or less.

本発明鋼板の成分組成は、上記元素の他、本発明鋼板の被切削性及び他の特性の向上のため、Cr:0.001〜0.50%、Mo:0.001〜0.50%、Nb:0.001〜0.10%、V:0.001〜0.10%、Cu:0.001〜0.10%、W:0.001〜0.10%、Ta:0.001〜0.10%、Ni:0.001〜0.10%、Sn:0.001〜0.050%、Sb:0.001〜0.050%、As:0.001〜0.050%、Mg:0.0001〜0.050%、Ca:0.001〜0.050%、Y:0.001〜0.050%、Zr:0.001〜0.050%、La:0.001〜0.050%、Ce:0.001〜0.050%の1種又は2種以上を含んでもよい。   The component composition of the steel plate of the present invention is Cr: 0.001 to 0.50%, Mo: 0.001 to 0.50% for the improvement of the machinability and other properties of the steel plate of the present invention in addition to the above elements. Nb: 0.001 to 0.10%, V: 0.001 to 0.10%, Cu: 0.001 to 0.10%, W: 0.001 to 0.10%, Ta: 0.001 ~ 0.10%, Ni: 0.001 to 0.10%, Sn: 0.001 to 0.050%, Sb: 0.001 to 0.050%, As: 0.001 to 0.050%, Mg: 0.0001 to 0.050%, Ca: 0.001 to 0.050%, Y: 0.001 to 0.050%, Zr: 0.001 to 0.050%, La: 0.001 to It may contain one or more of 0.050% and Ce: 0.001 to 0.050%.

Cr:0.001〜0.50%
Crは、2相域焼鈍時における炭化物の安定化に有効な元素である。0.001%未満では、添加効果が十分に得られないので、Crは0.001%以上とする。好ましくは0.010%以上である。一方、0.50%を超えると、摩耗環境に鋼部品を投じた際に、潤滑油/鋼表面へのSを主体としたトライボフィルムの生成が抑制され、耐摩耗性が低下するので、Crは0.50%以下とする。好ましくは0.30%以下である。
Cr: 0.001 to 0.50%
Cr is an element effective for stabilizing carbides during two-phase region annealing. If it is less than 0.001%, the addition effect is not sufficiently obtained, so Cr is made 0.001% or more. Preferably, it is 0.010% or more. On the other hand, if it exceeds 0.50%, the formation of S-based tribofilms on the lubricating oil / steel surface is suppressed when the steel parts are cast in the abrading environment, and the wear resistance is lowered. Is less than 0.50%. Preferably it is 0.30% or less.

Mo:0.001〜0.50%
Moは、Crと同様に、2相域焼鈍時における炭化物の安定化に有効な元素である。0.001%未満では、添加効果が十分に得られないので、Moは0.001%以上とする。好ましくは0.010%以上である。一方、0.50%を超えると、炭化物中へのMoの濃化により炭化物の硬さが増加し、被切削性が低下するので、Moは0.50%以下とする。好ましくは0.30%以下である。
Mo: 0.001 to 0.50%
Mo, like Cr, is an element effective in stabilizing carbides during two-phase region annealing. If it is less than 0.001%, the addition effect is not sufficiently obtained, so Mo is made 0.001% or more. Preferably, it is 0.010% or more. On the other hand, if it exceeds 0.50%, the hardness of the carbide increases due to the concentration of Mo in the carbide and the machinability decreases, so the Mo content is made 0.50% or less. Preferably it is 0.30% or less.

Nb:0.001〜0.10%
Nbは、炭化物の形態制御に有効な元素であり、その添加により、組織を微細化し、靭性の向上に寄与する元素である。0.001%未満では、添加効果が十分に得られないので、Nbは0.001%以上とする。好ましくは0.002%以上である。
Nb: 0.001 to 0.10%
Nb is an element effective for controlling the form of carbide, and by addition thereof, it is an element which refines the structure and contributes to the improvement of toughness. If it is less than 0.001%, the addition effect can not be sufficiently obtained, so Nb is made 0.001% or more. Preferably it is 0.002% or more.

一方、0.10%を超えると、微細で硬質なNb炭化物が多数析出し、強度が上昇しすぎるとともに、粒界炭化物の個数比率が低下し、被切削性が低下するので、Nbは0.10%以下とする。好ましくは0.09%以下である。   On the other hand, if it exceeds 0.10%, many fine and hard Nb carbides will precipitate, and the strength will increase too much, and the number ratio of intergranular carbides will decrease and the machinability will decrease. 10% or less. Preferably it is 0.09% or less.

V:0.001〜0.10%
Vも、Nbと同様に、炭化物の形態制御に有効な元素であり、その添加により、組織を微細化し、靭性の向上に寄与する元素である。0.001%未満では、添加効果が十分に得られないので、Vは0.001%以上とする。好ましくは0.004%以上である。
V: 0.001 to 0.10%
V, like Nb, is also an element effective for shape control of carbides, and is an element contributing to the refinement of the structure and the improvement of toughness by the addition thereof. If it is less than 0.001%, the addition effect can not be sufficiently obtained, so V is made 0.001% or more. Preferably it is 0.004% or more.

一方、0.10%を超えると、微細なV炭化物が多数析出し、強度が上昇しすぎるとともに、粒界炭化物の個数比率が低下し、被切削性が低下するので、Vは0.10%以下とする。好ましくは0.09%以下である。   On the other hand, if it exceeds 0.10%, many fine V carbides are precipitated and the strength is increased too much, and the number ratio of intergranular carbides is decreased, so that the machinability is lowered, so V is 0.10% It is assumed that Preferably it is 0.09% or less.

Cu:0.001〜0.10%
Cuは、フェライトの結晶粒界に偏析する元素であるとともに、微細な析出物を形成し、強度の向上に寄与する元素である。0.001%未満では、強度向上効果が十分に得られないので、Cuは0.001%以上とする。好ましくは0.008%以上である。一方、0.10%を超えると、赤熱脆性を招き、熱延での生産性が低下するので、Cuは0.10%以下とする。好ましくは0.09%以下である。
Cu: 0.001 to 0.10%
Cu is an element which segregates in crystal grain boundaries of ferrite and is an element which forms fine precipitates and contributes to the improvement of strength. If it is less than 0.001%, the strength improvement effect can not be sufficiently obtained, so Cu is made 0.001% or more. Preferably it is 0.008% or more. On the other hand, if it exceeds 0.10%, it causes red shortness and productivity in hot rolling decreases, so Cu is made 0.10% or less. Preferably it is 0.09% or less.

W:0.001〜0.10%
Wも、Nb、Vと同様に、炭化物の形態制御に有効な元素である。0.001%未満では、添加効果が十分に得られないので、Wは0.001%以上とする。好ましくは0.003%以上である。一方、0.10%を超えると、微細なW炭化物が多数析出し、強度が上昇しすぎるとともに、粒界炭化物の個数比率が低下し、被切削性が低下するので、Wは0.10%以下とする。好ましくは0.08%以下である。
W: 0.001 to 0.10%
W, like Nb and V, is also an element effective for controlling the form of carbide. If it is less than 0.001%, the addition effect is not sufficiently obtained, so W is made 0.001% or more. Preferably it is 0.003% or more. On the other hand, if it exceeds 0.10%, many fine W carbides are precipitated and the strength is increased too much, the number ratio of intergranular carbides is decreased, and the machinability is lowered, so W is 0.10%. It is assumed that Preferably it is 0.08% or less.

Ta:0.001〜0.10%
Taも、Nb、V、Wと同様に、炭化物の形態制御に有効な元素である。0.001%未満では、添加効果が十分に得られないので、Taは0.001%以上とする。好ましくは0.007%以上である。一方、0.10%を超えると、微細なW炭化物が多数析出し、強度が上昇しすぎるとともに、粒界炭化物の個数比率が低下し、被切削性が低下するので、Taは0.10%以下とする。好ましくは0.09%以下である。
Ta: 0.001 to 0.10%
Ta, like Nb, V and W, is also an element effective for controlling the form of carbide. If it is less than 0.001%, the addition effect is not sufficiently obtained, so Ta is made 0.001% or more. Preferably it is 0.007% or more. On the other hand, if it exceeds 0.10%, many fine W carbides are precipitated and the strength is increased too much, the number ratio of intergranular carbides is decreased, and the machinability is lowered, so Ta is 0.10% It is assumed that Preferably it is 0.09% or less.

Ni:0.001〜0.10%
Niは、部品の耐摩耗特性の向上に有効な元素である。0.001%未満では、添加効果が十分に得られないので、Niは0.001%以上とする。好ましくは0.002%以上である。一方、0.10%を超えると、粒界炭化物の個数比率が低下し、被切削性が低下するので、Niは0.10%以下とする。好ましくは0.09%以下である。
Ni: 0.001 to 0.10%
Ni is an element effective for improving the wear resistance of parts. If it is less than 0.001%, the addition effect is not sufficiently obtained, so Ni is made 0.001% or more. Preferably it is 0.002% or more. On the other hand, if it exceeds 0.10%, the number ratio of intergranular carbides decreases and the machinability decreases, so Ni is made 0.10% or less. Preferably it is 0.09% or less.

Sn:0.001〜0.050%
Snは、鋼原料(スクラップ)から鋼中に混入して粒界に偏析し、粒界炭化物の個数比率を低下させる元素である。少ないほど好ましいが、0.001%未満へ低減すると、精錬コストが大幅に増加するので、Snは0.001%以上とする。好ましくは0.002%以上である。一方、0.050%を超えると、フェライトが脆化し、耐摩耗性が低下するので、Snは0.050%以下とする。好ましくは0.048%以下である。
Sn: 0.001 to 0.050%
Sn is an element which mixes in steel from a steel raw material (scrap), segregates in grain boundaries, and reduces the number ratio of intergranular carbides. The smaller the amount, the better. However, if it is reduced to less than 0.001%, the refining cost will increase significantly, so Sn is made 0.001% or more. Preferably it is 0.002% or more. On the other hand, if it exceeds 0.050%, the ferrite becomes brittle and the wear resistance decreases, so Sn is made 0.050% or less. Preferably it is 0.048% or less.

Sb:0.001〜0.050%
Sbは、Snと同様に、鋼原料(スクラップ)から鋼中に混入して粒界に偏析し、粒界炭化物の個数比率を低下させる元素である。少ないほど好ましいが、0.001%未満へ低減すると、精錬コストが大幅に増加するので、Sbは0.001%以上とする。好ましくは0.002%以上である。一方、0.050%を超えると、フェライトが脆化し、耐摩耗性が低下するので、Sbは0.050%以下とする。好ましくは0.048%以下である。
Sb: 0.001 to 0.050%
Sb, like Sn, is an element which is mixed in from the steel material (scrap) into the steel and segregates at grain boundaries to reduce the number ratio of grain boundary carbides. The smaller the amount, the better, but if it is reduced to less than 0.001%, the refining cost will increase significantly, so Sb is made 0.001% or more. Preferably it is 0.002% or more. On the other hand, if it exceeds 0.050%, the ferrite becomes brittle and the wear resistance decreases, so Sb is made 0.050% or less. Preferably it is 0.048% or less.

As:0.001〜0.050%
Asは、Sn、Sbと同様に、鋼原料(スクラップ)から鋼中に混入して粒界に偏析し、粒界炭化物の個数比率を低下させる元素である。少ないほど好ましいが、0.001%未満へ低減すると、精錬コストが大幅に増加するので、Asは0.001%以上とする。好ましくは0.002%以上である。一方、0.050%を超えると、粒界炭化物の個数比率が低下し、被切削性が低下するので、Asは0.050%以下とする。好ましくは0.045%以下である。
As: 0.001 to 0.050%
As Sn and Sb, As is an element which is mixed into the steel from steel raw materials (scrap) and segregates in grain boundaries to reduce the number ratio of grain boundary carbides. The smaller amount is preferable, but the reduction to less than 0.001% significantly increases the refining cost, so As is made 0.001% or more. Preferably it is 0.002% or more. On the other hand, if it exceeds 0.050%, the number ratio of intergranular carbides decreases and the machinability decreases, so As is made 0.050% or less. Preferably it is 0.045% or less.

Mg:0.0001〜0.050%
Mgは、微量の添加で硫化物の形態を制御できる元素である。0.0001%未満では、添加効果が十分に得られないので、Mgは0.0001%以上とする。好ましくは0.0008%以上である。一方、0.050%を超えると、粗大な介在物が生成し、耐摩耗性が低下するので、Mgは0.050%以下とする。好ましくは0.049%以下である。
Mg: 0.0001 to 0.050%
Mg is an element that can control the form of sulfide by a small amount of addition. If it is less than 0.0001%, the addition effect can not be sufficiently obtained, so Mg is made 0.0001% or more. Preferably it is 0.0008% or more. On the other hand, if it exceeds 0.050%, coarse inclusions are formed and the wear resistance is reduced, so Mg is made 0.050% or less. Preferably it is 0.049% or less.

Ca:0.001〜0.050%
Caは、Mgと同様に、微量の添加で硫化物の形態を制御できる元素である。0.001%未満では、添加効果が十分に得られないので、Caは0.001%以上とする。好ましくは0.003%以上である。一方、0.050%を超えると、粗大なCa酸化物が生成し、摩耗環境下で割れ発生の起点となるので、Caは0.050%以下とする。好ましくは0.043%以下である。
Ca: 0.001 to 0.050%
Ca, like Mg, is an element capable of controlling the form of sulfide with a small amount of addition. If it is less than 0.001%, the addition effect is not sufficiently obtained, so Ca is made 0.001% or more. Preferably it is 0.003% or more. On the other hand, if it exceeds 0.050%, coarse Ca oxide will be formed and it will be a starting point of cracking in the wear environment, so Ca should be 0.050% or less. Preferably it is 0.043% or less.

Y:0.001〜0.050%
Yは、Mg、Caと同様に、微量の添加で硫化物の形態を制御できる元素である。0.001%未満では、添加効果が十分に得られないので、Yは0.001%以上とする。好ましくは0.003%以上である。一方、0.050%を超えると、粗大なY酸化物が生成し、耐摩耗性が低下するので、Yは0.050%以下とする。好ましくは0.031%以下である。
Y: 0.001 to 0.050%
Y, like Mg and Ca, is an element that can control the form of sulfide with a small amount of addition. If it is less than 0.001%, the addition effect is not sufficiently obtained, so Y is made 0.001% or more. Preferably it is 0.003% or more. On the other hand, when it exceeds 0.050%, coarse Y oxide is formed and the wear resistance is lowered, so Y is made 0.050% or less. Preferably it is 0.031% or less.

Zr:0.001〜0.050%
Zrは、Mg、Ca、Yと同様に、微量の添加で硫化物の形態を制御できる元素である。0.001%未満では、添加効果が十分に得られないので、Zrは0.001%以上とする。好ましくは0.004%以上である。一方、0.050%を超えると、粗大なZr酸化物が生成し、耐摩耗性が低下するので、Zrは0.050%以下とする。好ましくは0.045%以下である。
Zr: 0.001 to 0.050%
Zr, like Mg, Ca and Y, is an element that can control the form of sulfide with a small amount of addition. If it is less than 0.001%, the addition effect is not sufficiently obtained, so Zr is made 0.001% or more. Preferably it is 0.004% or more. On the other hand, if it exceeds 0.050%, coarse Zr oxide is formed and the wear resistance is lowered, so Zr is made 0.050% or less. Preferably it is 0.045% or less.

La:0.001〜0.050%
Laは、微量の添加で硫化物の形態制御に有効な元素であるが、粒界に偏析し、粒界炭化物の個数比率を低下させる元素でもある。0.001%未満では、形態制御効果が十分に得られないので、Laは0.001%以上とする。好ましくは0.003%以上である。一方、0.050%を超えると、粒界炭化物の個数比率が低下し、被切削性が低下するので、Laは0.050%以下とする。好ましくは0.047%以下である。
La: 0.001 to 0.050%
La is an element effective for controlling the morphology of sulfides with a small amount of addition, but it is also an element that segregates at grain boundaries and reduces the number ratio of grain boundary carbides. If it is less than 0.001%, the shape control effect can not be obtained sufficiently, so La is made 0.001% or more. Preferably it is 0.003% or more. On the other hand, if it exceeds 0.050%, the number ratio of intergranular carbides decreases and the machinability decreases, so La is made 0.050% or less. Preferably it is 0.047% or less.

Ce:0.001〜0.050%
Ceは、Laと同様に、微量の添加で硫化物の形態を制御できる元素であるが、粒界に偏析し、粒界炭化物の個数比率を低下させる元素でもある。0.001%未満では、形態制御効果が十分に得られないので、Ceは0.001%以上とする。好ましくは0.004%以上である。一方、0.050%を超えると、粒界炭化物の個数比率が低下し、被切削性が低下するので、Ceは0.050%以下とする。好ましくは0.046%以下である。
Ce: 0.001 to 0.050%
Similar to La, Ce is an element that can control the form of sulfides with a small amount of addition, but is also an element that segregates at grain boundaries and reduces the number ratio of grain boundary carbides. If it is less than 0.001%, the shape control effect is not sufficiently obtained, so Ce is made 0.001% or more. Preferably it is 0.004% or more. On the other hand, if it exceeds 0.050%, the number ratio of intergranular carbides decreases and the machinability decreases, so Ce is made 0.050% or less. Preferably it is 0.046% or less.

本発明鋼板の成分組成の残部は、Fe及び不可避的不純物である。   The balance of the component composition of the steel sheet of the present invention is Fe and unavoidable impurities.

前述の成分組成の鋼板に、最適条件で熱延及び焼鈍を施し、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率を1超とし、フェライト粒径を5μm以上とし、ビッカース硬さを100HV以上180HV以下とすることにより、絞り、増肉成形を組み合せた冷間鍛造における冷間鍛造性が向上し、さらに、被切削性及び焼入れ焼戻し後の部材の耐摩耗特性が向上することは、本発明者らが見いだした新規な知見である。   Hot rolling and annealing are performed under optimal conditions on steel sheets of the above-mentioned composition, and the ratio of the number of carbides in ferrite grain boundaries to the number of carbides in ferrite grains is more than 1, the ferrite grain size is 5 μm or more, and Vickers hardness By setting the length to 100 HV or more and 180 HV or less, the cold forgeability in cold forging combining drawing and thickness increase forming is improved, and further, the machinability and wear resistance characteristics of the member after quenching and tempering are improved. Is a novel finding found by the present inventors.

本発明鋼板は、実質的に、フェライトと炭化物で構成し、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率が1を超える組織とする。なお、炭化物は、鉄と炭素の化合物であるセメンタイト(Fe3C)に加え、セメンタイト中のFe原子をMn、Cr等で置換した化合物、合金炭化物(M236、M6C、MC等であり、Mは、Fe及びその他の添加金属元素)である。 The steel sheet of the present invention is substantially composed of ferrite and carbide, and has a structure in which the ratio of the number of carbides at ferrite grain boundaries to the number of carbides in ferrite grains exceeds one. In addition to cementite (Fe 3 C) which is a compound of iron and carbon, carbides are compounds obtained by replacing Fe atoms in cementite with Mn, Cr, etc., alloy carbides (M 23 C 6 , M 6 C, MC etc. And M is Fe and other additive metal elements).

次に、上記規定の理由について説明する。   Next, the reason for the above definition will be described.

軟質な中炭素鋼板を素材として、素材よりも硬質な工具を用いて素材を切削する際、素材から切り出される切削屑が細かく分断されると、工具に切削屑が絡まり難くなるため、鋼の被切削性が向上する。切削工程をミクロの視点で捉えると、工具の刃が素材に対して食い込み、さらに掬いあげて、素材から切削屑を切り離す工程で分けることができ、細かな切削屑を得るためには、素材から切削屑を切り離す工程を早期に起こす必要がある。   When cutting a material using a soft medium carbon steel plate as a material and using a tool that is harder than the material, if the cuttings cut out of the material are finely divided, it becomes difficult for the cuttings to be entangled in the tool, so Cutting performance is improved. When the cutting process is viewed from a micro viewpoint, the blade of the tool bites into the material, and can be scooped up and separated in the process of separating cutting waste from the material, and in order to obtain fine cutting waste, from the material It is necessary to start the process of separating cutting chips early.

従来は、MnS等の形成によって素材から切削屑を切り離す効果を促進できることが知られているが、その切り離し効果は、工具の刃先がMnSの存在する場所に届いた場合においてのみに限定されるという課題がある。   Conventionally, it is known that the formation of MnS or the like can promote the effect of separating cutting chips from the material, but the separating effect is limited only when the cutting edge of the tool reaches the place where MnS exists. There is a problem.

そこで、本発明者らは、上記課題の解決に向けて、前述の切削屑を早期に素材から切り離す技術の開発を進めた。具体的には、MnSよりも微細でかつ均一に分散する炭化物に着目し、工具の刃が、素材に食い込むような高い歪を受ける加工において、炭化物とフェライトの界面が早期に剥離してボイドを生成すれば、被切削性が向上することを見出した。   Then, the present inventors advanced development of the technique of separating the above-mentioned cutting waste from a raw material early for the solution of the said subject. Specifically, paying attention to carbides that are more finely and uniformly dispersed than MnS, in processing where the blade of the tool is subjected to high strain that cuts into the material, the interface between carbide and ferrite peels off prematurely to cause voids. It has been found that, if generated, the machinability is improved.

つまり、炭化物がフェライトの粒界上に多く存在するように、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率が1を超える組織を形成し、さらに、フェライトと炭化物の界面にSを偏析させ、炭化物とフェライトの剥離を促進させることによって、切削時に、切削屑が細かく分散し、さらに、切削に要する力も低下し、被切削性が著しく向上することを明らかにした。   That is, a structure is formed in which the ratio of the number of carbide grains in ferrite grain boundaries to the number of carbide grains in ferrite grains exceeds 1 so that a large amount of carbides exist on ferrite grain boundaries, and By separating S and promoting the separation of carbide and ferrite, it was clarified that cutting chips are finely dispersed at the time of cutting, and further, the force required for cutting is reduced and the machinability is remarkably improved.

理論及び原則に基づくと、被切削性は、フェライト粒界の炭化物の被覆率の影響を強く受けると考えられ、その高精度な測定が求められるが、3次元空間におけるフェライト粒界への炭化物の被覆率の測定には、走査型電子顕微鏡内にて、FIBによるサンプル切削と観察を繰り返し行うことによる、シリアルセクショニングSEM観察、又は、3次元EBSP観察が必須となり、膨大な測定時間を要するとともに、技術ノウハウの蓄積が不可欠となることうを本発明者らは明らかにし、一般的な分析手法には値しないと結論付けた。   Based on theory and principle, machinability is considered to be strongly affected by the coverage of carbides in ferrite grain boundaries, and high-accuracy measurement is required. However, carbides to ferrite grain boundaries in three-dimensional space In order to measure coverage, serial sectioning SEM observation or three-dimensional EBSP observation is required by repeatedly performing sample cutting and observation by FIB in a scanning electron microscope, which requires an enormous amount of measurement time, The inventors clarified that the accumulation of technical know-how is essential, and concluded that it is not worthy of a general analysis method.

このため、より簡易的で精度の高い評価指標を探索した。その結果、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率を指標とすれば、被切削性を評価することが可能となり、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率が1を超えると、被切削性が著しく向上することを本発明者らは見出した。   For this reason, a simpler and more accurate evaluation index was searched. As a result, if the ratio of the number of carbides in ferrite grain boundaries to the number of carbides in ferrite grains is used as an index, it becomes possible to evaluate the machinability, and the carbides of ferrite grain boundaries relative to the number of carbides in ferrite grains The present inventors have found that when the ratio of the number of elements exceeds 1, the machinability is significantly improved.

炭化物の平均粒子径は、0.1μm以上2.0μm以下が好ましい。炭化物の粒子径が0.1μm未満であると、鋼板の硬さが顕著に増加して、脆性的な破壊が起き易くなり、被切削性が低下するので、炭化物の平均粒子径は0.1μm以上が好ましい。より好ましくは0.17μm以上である。一方、炭化物の平均粒子径が2.0μmを超えると、冷間鍛造時に粗大な炭化物を起点として亀裂が発生し、被切削性が低下するので、炭化物の平均粒子径は2.0μm以下が好ましい。より好ましくは1.95μm以下である。   The average particle diameter of the carbide is preferably 0.1 μm or more and 2.0 μm or less. If the grain size of the carbide is less than 0.1 μm, the hardness of the steel sheet significantly increases and brittle fracture tends to occur and the machinability decreases, so the average grain size of the carbide is 0.1 μm. The above is preferable. More preferably, it is 0.17 μm or more. On the other hand, if the average particle size of the carbide exceeds 2.0 μm, cracks start from the coarse carbide during cold forging and the machinability decreases, so the average particle size of the carbide is preferably 2.0 μm or less . More preferably, it is 1.95 μm or less.

続いて、上記組織の観察方法及び測定方法について説明する。   Subsequently, an observation method and a measurement method of the tissue will be described.

炭化物の観察は、走査型電子顕微鏡で行なう。観察に先立ち、組織観察用のサンプルを、エメリー紙による湿式研磨及び1μmの平均粒子サイズをもつダイヤモンド砥粒により研磨し、観察面を鏡面に仕上げ。その後、飽和ピクリン酸−アルコール溶液にて組織をエッチングしておく。   The observation of carbides is conducted with a scanning electron microscope. Prior to observation, a sample for texture observation is polished by wet polishing with emery paper and diamond abrasive having an average particle size of 1 μm, and the observation surface is finished to a mirror surface. Thereafter, the tissue is etched with a saturated picric acid-alcohol solution.

観察の倍率を3000倍とし、板厚1/4層における30μm×40μmの視野をランダムに8枚撮影する。得られた組織画像において、三谷商事株式会社製(Win ROOF)に代表される画像解析ソフトにより、画像領域中に含まれる各炭化物の面積を詳細に測定する。各炭化物の面積から円相当直径(=2×√(面積/3.14))を求め、その平均値を炭化物平均粒子径とする。   The magnification of observation is 3000 times, and eight 30 μm × 40 μm fields in a 1/4 thickness plate are randomly taken. In the obtained tissue image, the area of each carbide contained in the image area is measured in detail by image analysis software represented by Mitani Shoji Co., Ltd. (Win ROOF). The equivalent circle diameter (= 2 × √ (area / 3.14)) is determined from the area of each carbide, and the average value is taken as the carbide average particle size.

ノイズによる測定誤差の影響を抑えるため、面積が0.01μm以下の炭化物は、評価の対象から除外する。炭化物については、面積が0.01μm 超の炭化物に特定する。
In order to suppress the influence of measurement errors due to noise, carbides with an area of 0.01 μm 2 or less are excluded from the evaluation targets. The carbides are specified as carbides having an area of more than 0.01 μm 2 .

フェライト粒界上に存在する炭化物の個数をカウントし、全炭化物数から粒界上の炭化物数を引算して、フェライト粒内の炭化物数を算出する。測定した個数に基づいて、フェライト粒内の炭化物に対する粒界の炭化物の個数比率を算出する。   The number of carbides present on ferrite grain boundaries is counted, and the number of carbides on grain boundaries is subtracted from the total number of carbides to calculate the number of carbides in ferrite grains. Based on the measured number, the number ratio of carbides in grain boundaries to carbides in ferrite grains is calculated.

熱延鋼板の焼鈍後の組織において、フェライト粒径は5.0μm以上とする。フェライト粒径が5.0μm未満であると、硬さが増加して、冷間鍛造時に亀裂やクラックが発生し易くなるので、フェライト粒径は5.0μm以上とする。フェライト粒径を5.0μm以上とすることで、被切削性を改善することができる。好ましくは7.5μm以上である。   In the structure after annealing of the hot-rolled steel sheet, the ferrite particle size is 5.0 μm or more. If the ferrite grain size is less than 5.0 μm, the hardness increases and cracks and cracks are easily generated during cold forging, so the ferrite grain size is set to 5.0 μm or more. By setting the ferrite grain size to 5.0 μm or more, the machinability can be improved. Preferably it is 7.5 micrometers or more.

フェライト粒径の上限は、特に限定しないが、50.0μm以下が好ましい。50.0μmを超えると、すべりの伝播を抑制する結晶粒界上の炭化物の個数が減少し、被切削性が低下するので、フェライト粒径は50.0μm以下が好ましい。より好ましくは38.0μm以下である。   The upper limit of the ferrite particle size is not particularly limited, but is preferably 50.0 μm or less. If it exceeds 50.0 μm, the number of carbides on the grain boundary which suppresses the propagation of slip decreases, and the machinability decreases, so the ferrite grain size is preferably 50.0 μm or less. More preferably, it is 38.0 μm or less.

フェライト粒径は、前述の手順で観察面を鏡面に研磨した後、3%硝酸−アルコール溶液でエッチングした組織を、光学顕微鏡又は走査型電子顕微鏡で観察し、撮影した画像に対し線分法を適用して測定する。   The ferrite grain size is determined by observing the structure etched with a 3% nitric acid-alcohol solution with an optical microscope or a scanning electron microscope after polishing the observation surface to a mirror surface in the above-mentioned procedure, and using the line segment method for the photographed image. Apply and measure.

本発明鋼板においては、ビッカース硬さを、100HV以上180HV以下とすることで、被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性を改善することができる。   In the steel sheet of the present invention, by setting the Vickers hardness to 100 HV or more and 180 HV or less, the machinability and the wear resistance after quenching and tempering can be improved.

ビッカース硬さが100HV未満であると、冷間鍛造中に座屈が発生し易くなり、座屈部の折込み及びたたみ込みが発生して、耐摩耗特性が低下するので、ビッカース硬さは100HV以上とする。好ましくは110HV以上である。一方、ビッカース硬さが180HVを超えると、延性が低下し、冷間鍛造時に内部割れが起き易くなり、耐摩耗特性が悪化するので、ビッカース硬さは180HV以下とする。好ましくは170HV以下である。   If the Vickers hardness is less than 100 HV, buckling tends to occur during cold forging, folding and folding of the buckling portion occur, and the wear resistance property is lowered, so the Vickers hardness is 100 HV or more I assume. Preferably, it is 110 HV or more. On the other hand, if the Vickers hardness exceeds 180 HV, the ductility is reduced, internal cracking is likely to occur during cold forging, and the wear resistance is deteriorated. Therefore, the Vickers hardness is set to 180 HV or less. Preferably it is 170 HV or less.

続いて、被切削性の評価方法について説明する。   Subsequently, a method of evaluating the machinability will be described.

通常、鋼材の被切削性を評価する場合は、タイトな酸化層又はTi−N等の超硬コーティングを施したドリル刃を用いて、摩耗によるドリルの減量、及び/又は、鋼材から切削される切粉片の形状などを調べて評価する。   Usually, when evaluating the machinability of steel materials, it is used to reduce the weight loss of drills due to wear and / or cut from steel materials using a drill oxide coated with a hard oxide layer or a cemented carbide such as Ti-N. Examine and evaluate the shape of chips and the like.

ただし、この評価方法では、摩耗過程での発熱に伴う被切削鋼材及びドリル刃の材質変化を防ぐことはできず、真に被切削性に影響を及ぼす鋼材の組織因子の明確化はできない。このため、本発明鋼板の被切削性の評価に際しては、切削中の鋼板の発熱を極力抑えることを目的とし、マイクロカッターを用いる被切削性の評価方法を開発した。   However, with this evaluation method, it is not possible to prevent the material change of the steel material to be cut and the drill bit accompanying the heat generation in the wear process, and it is impossible to clarify the structure factor of the steel material that truly affects the machinability. For this reason, in the case of evaluation of the machinability of the steel plate of the present invention, with the purpose of suppressing the heat generation of the steel plate during cutting as much as possible, a method of evaluating machinability using a microcutter was developed.

評価には、リファインテック製のマイクロカッター(RCA−134型)を用い、被切削性を評価する鋼板に対して、回転砥石を0.5mm/秒の水平移動速度で接近させて切断し、その際、モーターにかかる電流量を読み取った。   For evaluation, using a Microtech (RCA-134 type) made by Refinetech, the rotating grinding stone is made to approach and cut at a horizontal moving speed of 0.5 mm / sec against the steel plate for which the machinability is evaluated. The amount of current applied to the motor was read.

切断に際し、大きな電流量(15アンペア超え)を要するほど、モーターには負荷がかかり、被切削性は劣位であると判断した。評価試験時は、電源として200V、60Hzの電源を用い、回転砥石を2670rpmの速度で回転させた。なお、回転砥石は、日本プラスチック製砥(株)のWA120NA9C−403249を用い、空転時に要する電流量は5.5アンペアであった。   It was determined that the larger the current (more than 15 amperes) required for cutting, the more the motor was loaded and the lower the machinability. At the time of the evaluation test, the rotary grindstone was rotated at a speed of 2670 rpm using a power supply of 200 V and 60 Hz as a power supply. The rotary grindstone used was WA120NA9C-403249 manufactured by Nippon Plastics Co., Ltd., and the amount of current required for idling was 5.5 amperes.

次に、本発明製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the present invention will be described.

本発明製造方法の技術的思想は、前述の成分組成の鋼板を用いて、熱間条件と焼鈍条件の一貫した管理により、被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性を向上させることを特徴とする。   The technical idea of the manufacturing method of the present invention is characterized by improving the machinability and the wear resistance after quenching and tempering by consistent management of hot conditions and annealing conditions using a steel plate of the above-mentioned component composition. Do.

本発明製造方法の具体的な特徴は以下の通りである。   Specific features of the production method of the present invention are as follows.

所定の成分組成を有する連続鋳造スラブを、常法通り、そのまま、又は、一旦冷却後加熱して、熱間圧延し、650℃以上950℃以下の温度域で仕上げ熱延を完了する。仕上げ圧延後の鋼帯をROT(Run Out Table)上で冷却し、400℃以上600℃以下の温度域で巻き取り熱延コイルとする。   A continuously cast slab having a predetermined component composition is hot-rolled as it is or after cooling, as it is, as it is or after cooling, to finish hot-rolling in a temperature range of 650 ° C. or more and 950 ° C. or less. The steel strip after finish rolling is cooled on ROT (Run Out Table), and taken up in a temperature range of 400 ° C. to 600 ° C. to form a hot rolled coil.

熱延コイルに、酸洗後、2つの温度域で保持する2段ステップ型の箱焼鈍を施すが、この際、1段目の焼鈍においては、熱延鋼板に、焼鈍温度まで30℃/時間以上150℃/時間以下の加熱速度で加熱し、650℃以上720℃以下の温度域に3時間以上60時間以下保持する焼鈍を施し、さらに、2段目の焼鈍においては、熱延鋼板を、焼鈍温度まで1℃/時間以上80℃/時間以下の加熱速度で加熱し、725℃以上790℃以下の温度域に3時間以上50時間以下保持する焼鈍を施し、次いで、650℃まで、冷却速度1℃/時間以上100℃/時間以下で冷却し、その後、室温まで冷却することにより、被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板を製造することができる。   The hot rolled coil is pickled and then subjected to a two-step-step box annealing maintained in two temperature ranges. At this time, in the first stage annealing, the hot-rolled steel sheet is heated to an annealing temperature of 30 ° C / hour. Annealing is performed by heating at a heating rate of 150 ° C./hour or less, holding in a temperature range of 650 ° C. or more and 720 ° C. or less for 3 hours or more and 60 hours or less, and further, in the second stage annealing, a hot rolled steel plate Annealing is performed by heating at a heating rate of 1 ° C./hour to 80 ° C./hour to the annealing temperature, holding for 3 hours to 50 hours or less in the temperature range of 725 ° C. to 790 ° C., and then cooling rate to 650 ° C. By cooling at 1 ° C./hour or more and 100 ° C./hour or less and then cooling to room temperature, a low carbon steel plate excellent in the machinability and the wear resistance characteristics after quenching and tempering can be produced.

以下に、本発明製造方法について具体的に説明する。   Below, the manufacturing method of this invention is demonstrated concretely.

熱間圧延
所定の成分組成を有する連続鋳造スラブを、そのまま、又は、一旦冷却後加熱して、熱間圧延に供し、650℃以上950℃未以下の温度域で仕上げ熱延を完了し、熱延鋼板を、400℃以上600℃以下の温度域で巻き取る。
Hot rolling A continuous cast slab having a predetermined composition is used as it is or after being cooled and heated to be subjected to hot rolling, and finish hot rolling is completed in a temperature range of 650 ° C. or more and 950 ° C. or less, and thermal The rolled steel sheet is wound up in a temperature range of 400 ° C. or more and 600 ° C. or less.

スラブの加熱温度は1300℃以下が好ましい。スラブ表層の温度が1000℃以上に保持される加熱時間は、7時間以下が好ましい。加熱温度が1300℃を超え、又は、加熱時間が7時間を超えると、スラブ表層からの脱炭が顕著になり、焼入れ前の加熱時に表層のオーステナイト粒が異常に成長し、耐摩耗特性が低下するので、加熱温度は1300℃以下、加熱時間は7時間以下が好ましい。より好ましくは、加熱温度は1280℃以下、加熱時間は6時間以下である。   The heating temperature of the slab is preferably 1300 ° C. or less. The heating time during which the temperature of the surface layer of the slab is kept at 1000 ° C. or more is preferably 7 hours or less. When the heating temperature exceeds 1300 ° C. or the heating time exceeds 7 hours, decarburization from the surface layer of the slab becomes remarkable, and austenite grains in the surface layer abnormally grow at the time of heating before quenching, and the wear resistance is deteriorated. The heating temperature is preferably 1300 ° C. or less, and the heating time is preferably 7 hours or less. More preferably, the heating temperature is 1280 ° C. or less, and the heating time is 6 hours or less.

仕上げ熱延は、650℃以上950℃以下の温度域で完了する。仕上げ熱延温度が650℃未満であると、鋼材の変形抵抗が増加し、圧延負荷が顕著に高まり、さらに、ロール磨耗量が増大して、生産性が低下するので、仕上げ熱延温度は650℃以上とする。好ましくは680℃以上である。   Finishing hot rolling is completed in a temperature range of 650 ° C. or more and 950 ° C. or less. If the finish hot rolling temperature is less than 650 ° C., the deformation resistance of the steel material is increased, the rolling load is significantly increased, and the roll wear amount is increased to lower the productivity, so the finish hot rolling temperature is 650 ° C or more. Preferably it is 680 ° C or more.

一方、仕上げ熱延温度が950℃を超えると、ROTを通過中に分厚いスケールが生成し、該スケールに起因した疵が鋼板表面に発生し、冷間鍛造時及び/又は焼入れ焼戻し後に衝撃荷重が加わった際、疵を起点として亀裂が発生して耐摩耗特性が低下するので、仕上げ熱延温度は950℃以下とする。好ましくは920℃以下である。   On the other hand, if the finish hot rolling temperature exceeds 950 ° C., thick scales are generated during passing through the ROT, and wrinkles due to the scales are generated on the steel sheet surface, and impact load during cold forging and / or after quenching and tempering At the time of addition, since a crack is generated starting from the weir and the wear resistance property is lowered, the finish hot rolling temperature is made 950 ° C. or less. Preferably it is 920 degrees C or less.

仕上げ熱延後のROT上での冷却速度は10℃/秒以上100℃/秒以下が好ましい。冷却速度が10℃/秒未満であると、冷却途中に分厚いスケールが生成し、該スケールに起因する疵が鋼板表面に発生するのを防ぐことができず、耐摩耗特性が低下するので、冷却速度は10℃/秒以上が好ましい。より好ましくは20℃/秒以上である。   The cooling rate on the ROT after finish hot rolling is preferably 10 ° C./second to 100 ° C./second. If the cooling rate is less than 10 ° C./sec, thick scales are generated during cooling, and it is not possible to prevent generation of wrinkles due to the scales on the surface of the steel sheet, and the wear resistance is degraded. The speed is preferably 10 ° C./sec or more. More preferably, it is 20 ° C./second or more.

一方、鋼板の表層から内部にわたり100℃/秒を超える冷却速度で鋼板を冷却すると、最表層部が過剰に冷却されて、ベイナイトやマルテンサイトなどの低温変態組織が生じる。巻き取り後に、100℃〜室温まで冷却された熱延コイルを払い出す際、上記低温変態組織に微小クラックが発生し、続く酸洗工程及び冷延工程で微小クラックを取り除くことは難しく、冷間鍛造時及び/又は焼入れ焼戻し後に衝撃荷重が加わった際、クラックを起点に亀裂が進展して、耐摩耗特性が低下するので、冷却速度は100℃/秒以下が好ましい。より好ましくは90℃/秒以下である。   On the other hand, when the steel sheet is cooled at a cooling rate exceeding 100 ° C./sec from the surface layer to the inside of the steel sheet, the outermost layer portion is excessively cooled and a low temperature transformation structure such as bainite or martensite occurs. When taking out the hot-rolled coil cooled to 100 ° C. to room temperature after winding, microcracks occur in the low temperature transformation structure, and it is difficult to remove the microcracks in the subsequent pickling step and cold rolling step. When an impact load is applied during forging and / or after quenching and tempering, the crack develops from the crack as a starting point, and the wear resistance property decreases, so the cooling rate is preferably 100 ° C./sec or less. More preferably, it is 90 ° C./second or less.

なお、上記冷却速度は、仕上げ熱延後の鋼帯が無注水区間を通過後に注水区間で水冷却を受ける時点から、捲取の目標温度までROT上で冷却される時点において、各注水区間の冷却設備から受ける冷却能を指しており、注水開始点から巻取機により巻き取られる温度までの平均冷却速度を示すものではない。   The above cooling rate is the time when the steel strip after finishing hot rolling receives water cooling in the water injection section after passing through the non-water injection section, and is cooled on the ROT to the target temperature of the skimming, It refers to the cooling capacity received from the cooling facility, and does not indicate the average cooling rate from the water injection start point to the temperature taken up by the winder.

巻取温度は、400℃以上600℃以下とする。巻取温度が400℃未満であると、巻き取る前に未変態であったオーステナイトが硬いマルテンサイトに変態し、熱延コイルの払い出し時に、表層にクラックが発生し、耐摩耗特性が低下するので、巻取温度は400℃以上とする。好ましくは430℃以上である。   The winding temperature is set to 400 ° C. or more and 600 ° C. or less. If the coiling temperature is less than 400 ° C., the austenite which has not been transformed before coiling transforms into hard martensite, and cracks are generated in the surface layer at the time of dispensation of the hot-rolled coil, so that the wear resistance is deteriorated The winding temperature is 400 ° C. or more. Preferably it is 430 degreeC or more.

一方、巻取温度が600℃を超えると、ラメラー間隔の大きなパーライトが生成し、熱的安定性の高い分厚い針状の炭化物が生成し、2段ステップ型の箱焼鈍後にも、針状の炭化物が残留し、この針状の炭化物を起点として、冷間鍛造時に亀裂が生成するので、巻取温度は600℃以下とする。好ましくは570℃以下である。   On the other hand, if the coiling temperature exceeds 600 ° C., pearlite with a large lamellar spacing is formed, thick needle-like carbides with high thermal stability are formed, and needle-like carbides even after two-step box annealing The coiling temperature is set to 600 ° C. or less, since a crack is generated during cold forging from this needle-like carbide as a starting point. Preferably it is 570 degrees C or less.

前述の条件で製造した熱延コイルに、酸洗後、2つの温度域で保持する2段ステップ型の箱焼鈍を施す。2段ステップ型の箱焼鈍により、炭化物の安定性を制御し、フェライト粒界への炭化物の生成を促進する。   After pickling, the hot rolled coil manufactured under the conditions described above is subjected to two-step-step box annealing maintained at two temperature ranges. Two-step box annealing controls the stability of the carbides and promotes the formation of carbides at ferrite grain boundaries.

まず、1段目の焼鈍を、Ac1点以下の温度域で実施し、炭化物を粗大化するとともに、合金元素を濃化させ、炭化物の熱的安定性を高める。その後、Ac1点以上の温度域に昇温し、オーステナイトを組織中に生成させ、微細なフェライト粒内の炭化物をオーステナイト中に溶解させ、粗大な炭化物をオーステナイト中に残存させる。その後の徐冷により、オーステナイトをフェライトに変態させ、オーステナイト中の炭素濃度を高める。   First, the first stage annealing is carried out in a temperature range of Ac 1 point or less to coarsen the carbides and concentrate the alloy elements to enhance the thermal stability of the carbides. Thereafter, the temperature is raised to a temperature range of Ac 1 point or more, austenite is generated in the structure, carbides in fine ferrite grains are dissolved in austenite, and coarse carbides are left in austenite. The subsequent slow cooling transforms the austenite into ferrite and increases the carbon concentration in the austenite.

徐冷を進めることで、オーステナイト中に残存する炭化物に炭素原子が吸着し、炭化物とオーステナイトがフェライトの粒界を覆うようになり、最終的に、フェライトの粒界に炭化物が多量に生成した組織を形成することが可能となる。それ故、本発明鋼板で規定する組織形態が単純な焼鈍のみでは獲得し得ないことは明白である。   By gradually cooling, carbon atoms are adsorbed to the carbide remaining in austenite, and carbide and austenite cover ferrite grain boundaries, and finally, a structure in which a large amount of carbides is formed in ferrite grain boundaries. It is possible to form Therefore, it is obvious that the structural form defined by the steel sheet of the present invention can not be obtained by simple annealing alone.

以下、具体的な工程条件について説明する。   Specific process conditions will be described below.

1段目の焼鈍
焼鈍温度への加熱速度:30℃/時間以上150℃/時間以下
焼鈍温度:650℃以上720℃以下
保持時時:3時間以上60時間以下
First stage annealing Heating rate to annealing temperature: 30 ° C / hour or more and 150 ° C / hour or less Annealing temperature: 650 ° C or more and 720 ° C or less At the time of holding: 3 hours or more and 60 hours or less

1段目の焼鈍において、焼鈍温度までの加熱速度(1段目の加熱速度)を30℃/時間以上150℃/時間以下とする。1段目の加熱速度が30℃/時間未満であると、昇温に時間を要し、生産性が低下するので、1段目の加熱速度は30℃/時間以上とする。好ましくは40℃/時間いじょうである。   In the first stage annealing, the heating rate to the annealing temperature (the first stage heating rate) is set to 30 ° C./hour or more and 150 ° C./hour or less. If the heating speed at the first stage is less than 30 ° C./hour, it takes time to raise the temperature, and the productivity is reduced. Therefore, the heating speed at the first stage is 30 ° C./hour or more. Preferably 40 ° C./hour.

一方、1段目の加熱速度が150℃/時間を超えると、コイルの外周部と内部の温度差が増大して、熱膨張差に起因するすり疵や焼付きが発生し、鋼板表面に凹凸が生成する。冷間鍛造時、この凹凸を起点として亀裂が発生し、被切削性が低下し、また、焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性が低下するので、1段目の加熱速度は150℃/時間以下とする。好ましくは120℃/時間以下である。   On the other hand, if the heating speed at the first stage exceeds 150 ° C./hour, the temperature difference between the outer periphery of the coil and the inside increases, causing scorching or seizure due to the difference in thermal expansion, resulting in irregularities on the steel sheet surface Generates. During cold forging, cracks are generated from this unevenness and the machinability is reduced, and the wear resistance after quenching and tempering is reduced, so the heating speed at the first stage is 150 ° C./hour or less. . Preferably it is 120 degrees C / hour or less.

1段目の焼鈍における焼鈍温度(1段目の焼鈍温度)は650℃以上720℃以下とする。1段目の焼鈍温度が650℃未満であると、炭化物の安定度が不足し、2段目の焼鈍において、オーステナイト中に炭化物を残存させることが困難となるので、1段目の焼鈍温度は650℃以上とする。好ましくは670℃以上である。   The annealing temperature (first annealing temperature) in the first annealing is set to 650 ° C. or higher and 720 ° C. or lower. If the first stage annealing temperature is less than 650 ° C., the stability of the carbides is insufficient, and it becomes difficult to leave carbides in austenite in the second stage annealing, so the first stage annealing temperature is Temperature is 650 ° C or higher. Preferably it is 670 ° C or more.

一方、1段目の焼鈍温度が720℃を超えると、炭化物の安定度が高まる前に、オーステナイトが生成し、前述の組織変化を制御できなくなるので、1段目の焼鈍温度は720℃以下とする。好ましくは700℃以下である。   On the other hand, if the annealing temperature of the first stage exceeds 720 ° C., austenite is formed before the stability of the carbides increases, and the above-mentioned structural change can not be controlled, so the annealing temperature of the first stage is 720 ° C. or less Do. Preferably it is 700 degrees C or less.

1段目の焼鈍における保持時間(1段目の保持時間)は3時間以上60時間以下とする。1段目の保持時間が3時間未満であると、炭化物の安定化が充分でなく、2段目の焼鈍時に炭化物を残存させることが困難となるので、1段目の保持時間は3時間以上とする。好ましくは10時間以上である。   The holding time (first holding time) in the first stage annealing is set to 3 hours or more and 60 hours or less. If the first stage holding time is less than 3 hours, stabilization of the carbides is not sufficient and it becomes difficult to leave carbides during the second stage annealing, so the first stage holding time is 3 hours or more I assume. Preferably, it is 10 hours or more.

一方、1段目の保持時間が60時間を超えると、一層の炭化物の安定度向上は見込めず、さらに、生産性が低下するので、1段目の保持時間は60時間以下とする。好ましくは50時間以下である。   On the other hand, if the first stage holding time exceeds 60 hours, further improvement in the stability of the carbide can not be expected, and furthermore, the productivity decreases, so the first stage holding time is set to 60 hours or less. Preferably it is 50 hours or less.

2段目の焼鈍
焼鈍温度までの加熱速度:1℃/時間以上80℃/時間以下
焼鈍温度:725℃以上790℃以下
保持時間:3時間以上50時間以下
Second stage annealing Heating rate up to annealing temperature: 1 ° C / hour to 80 ° C / hour Annealing temperature: 725 ° C to 790 ° C Holding time: 3 hours to 50 hours

1段目の焼鈍における保持が完了した後の2段目の焼鈍において、焼鈍温度までの加熱速度(2段目の加熱速度)は1℃/時間以上80℃/時間以下とする。2段目の焼鈍時には、フェライト粒界からオーステナイトが生成し成長する。この時、2段目の加熱速度を小さく制御することで、オーステナイトの核生成を抑えることができ、徐冷後に得られる組織において炭化物の粒界被覆率を高めることが可能となる。   In the second stage annealing after the holding in the first stage annealing is completed, the heating rate to the annealing temperature (the second stage heating rate) is 1 ° C./hour or more and 80 ° C./hour or less. During the second stage annealing, austenite is generated and grown from ferrite grain boundaries. At this time, by controlling the heating rate at the second stage small, nucleation of austenite can be suppressed, and the grain boundary coverage of carbide can be increased in the structure obtained after slow cooling.

このため、2段目の加熱速度は遅い方が好ましいが、1℃/時間未満であると、昇温に時間を要し、生産性が低下するので、2段目の加熱速度は1℃/時間以上とする。好ましくは10℃/時間以上である。   For this reason, although it is preferable that the second-stage heating rate be slower, if it is less than 1 ° C./hour, it takes time to raise the temperature and productivity decreases, so the second-stage heating rate is 1 ° C. It will be more than time. Preferably it is 10 ° C./hour or more.

一方、2段目の加熱速度が80℃/時間を超えると、コイルの外周部と内部の温度差が増大して、変態による大きな熱膨張差に起因するすり疵や焼付きが発生し、鋼板表面に凹凸が生成する。冷間鍛造時、この凹凸を起点として亀裂が生成し、被切削性が低下し、また、焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性が低下するので、2段目の加熱速度は80℃/時間以下とする。好ましくは70℃/時間以下である。   On the other hand, if the heating speed at the second stage exceeds 80 ° C./hour, the temperature difference between the outer periphery of the coil and the inside increases, generating scratching and seizure due to a large difference in thermal expansion due to transformation, and steel plate Irregularities are generated on the surface. During cold forging, a crack is generated starting from this unevenness, the machinability is reduced, and the wear resistance after quenching and tempering is reduced, so the second stage heating rate is set to 80 ° C./hour or less. . Preferably it is 70 degrees C / hour or less.

2段目の焼鈍における焼鈍温度(2段目の焼鈍温度)は725℃以上790℃以下とする。2段目の焼鈍温度が725℃未満であると、オーステナイトの生成量が少なく、フェライト粒界上の炭化物の個数比率が低下するので、2段目の焼鈍温度は725℃以上とする。好ましくは735℃以上である。   The annealing temperature (second annealing temperature) in the second annealing is set to 725 ° C. or more and 790 ° C. or less. If the annealing temperature at the second stage is less than 725 ° C., the amount of austenite formed is small, and the number ratio of carbides on ferrite grain boundaries decreases, so the annealing temperature at the second stage is 725 ° C. or more. Preferably it is 735 ° C or more.

一方、2段目の焼鈍温度が790℃を超えると、炭化物をオーステナイト中に残存させることが困難となり、前述の組織変化に制御することが難しくなるので、2段目の焼鈍温度は790℃以下とする。好ましくは770℃以下である。   On the other hand, if the annealing temperature at the second stage exceeds 790 ° C., it becomes difficult to retain carbides in austenite, and it becomes difficult to control to the above-mentioned structure change, so the annealing temperature at the second stage is 790 ° C. or less I assume. Preferably it is 770 degrees C or less.

2段目の焼鈍において、焼鈍温度での保持時間(2段目の保持時間)は3時間以上50時間以下とする。2段目の保持時間が1時間未満であると、オーステナイト量の生成量が少なく、かつ、フェライト粒内の炭化物の溶解が充分でなく、粒界上の炭化物の個数比率を増加させることが困難となるので、2段目の保持時間は1時間以上とする。好ましくは5時間以上である。   In the second stage annealing, the holding time at the annealing temperature (second stage holding time) is set to 3 hours or more and 50 hours or less. If the second stage holding time is less than 1 hour, the amount of austenite formed is small, and the dissolution of carbides in ferrite grains is not sufficient, making it difficult to increase the number ratio of carbides on grain boundaries Therefore, the second stage holding time is 1 hour or more. Preferably, it is 5 hours or more.

一方、2段目の保持時間が50時間を超えると、炭化物をオーステナイト中に残存させることが困難となるので、2段目の保持時間は50時間以下とする。好ましくは45時間以下である。   On the other hand, if the second stage holding time exceeds 50 hours, it becomes difficult to leave carbides in austenite, so the second stage holding time is set to 50 hours or less. Preferably it is 45 hours or less.

焼鈍後の冷却
冷却停止温度:650℃
冷却速度:1℃/時間以上100℃/時間以下
2段目の焼鈍における保持が完了した後、650℃まで冷却速度1℃/時間以上100℃/時間以下で冷却する。
Cooling stop temperature after annealing: 650 ° C
Cooling rate: 1 ° C./hour or more and 100 ° C./hour or less After holding in the second stage annealing is completed, cooling is performed at a cooling rate of 1 ° C./hour or more and 100 ° C./hour or less to 650 ° C.

2段目の焼鈍において生成したオーステナイトを徐冷によりフェライトに変態させるとともに、オーステナイト中に残存した炭化物へ炭素を吸着させるために、冷却速度は遅い方が好ましいが、冷却速度が1℃/時間未満であると、冷却のために要する時間が増大し、生産性が低下するので、冷却速度は1℃/時間以上とする。好ましくは10℃/時間以上である。   In order to transform austenite formed in the second stage annealing into ferrite by gradual cooling and to make carbon adsorbed to carbide remaining in austenite, it is preferable that the cooling rate be slower, but the cooling rate is less than 1 ° C / hour Since the time required for cooling will increase and productivity will fall, the cooling rate should be 1 ° C./hour or more. Preferably it is 10 ° C./hour or more.

一方、冷却速度が100℃/時間を超えると、オーステナイトがパーライトに変態し、鋼板の硬さが増加して、被切削性が低下し、またあ、焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性が低下するので、冷却速度は100℃/時間以下とする。好ましくは90℃/時間以下である。   On the other hand, when the cooling rate exceeds 100 ° C./hour, austenite transforms to pearlite, the hardness of the steel plate increases, the machinability decreases, and the wear resistance after quenching and tempering decreases. The cooling rate is 100 ° C./hour or less. Preferably it is 90 degrees C / hr or less.

箱焼鈍の雰囲気は、特定の雰囲気に限定されない。例えば、95%以上窒素の雰囲気、95%以上水素の雰囲気、大気雰囲気のいずれの雰囲気でもよい。   The atmosphere of box annealing is not limited to a specific atmosphere. For example, an atmosphere of 95% or more of nitrogen, an atmosphere of 95% or more of hydrogen, or an air atmosphere may be used.

以上、本発明製造方法によれば、実質的にフェライトと炭化物の組織であり、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率が1を超え、フェライト粒径が5.0μm以上であり、ビッカース硬さが100HV以上180HV以下の、絞り、増肉成形を組み合わせた冷間鍛造における冷間鍛造性及び被切削性に優れ、さらに、焼入れ焼戻し後の部材の耐摩耗特性にも優れる低炭素鋼板を製造することができる。   As described above, according to the manufacturing method of the present invention, the structure of ferrite and carbide is substantially, the ratio of the number of carbides in ferrite grain boundaries to the number of carbides in ferrite grains exceeds 1, and the ferrite grain size is 5.0 μm The above is excellent in cold forgeability and machinability in cold forging in which Vickers hardness is 100 HV or more and 180 HV or less, in combination with drawing and thickness increase forming, and also for the wear resistance characteristics of members after quenching and tempering. An excellent low carbon steel sheet can be manufactured.

次に、実施例により本発明の効果を説明するが、実施例の水準は、本発明の実施可能性ならびに効果を確認するために採用した実行条件の一例であり、本発明はこの一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明要旨を逸脱せず、本発明目的を達する限りにおいては、種々の条件を採用可能とするものである。   EXAMPLES Next, the effects of the present invention will be described by way of examples. The level of the examples is an example of the execution conditions adopted to confirm the practicability of the present invention and the effects, and the present invention is directed to one example of the conditions. It is not limited to The present invention does not deviate from the scope of the present invention, and various conditions can be adopted as long as the object of the present invention is achieved.

表1に示す成分組成を有する連続鋳造鋳片(鋼塊)を、1250℃で1.5時間加熱した後に熱間圧延に供し、870℃で仕上げ熱延を完了した後、ROT上で40℃/秒の冷却速度で520℃まで冷却し、520℃で巻き取り、板厚4.4mmの熱延コイルを製造した。   A continuous cast slab (steel ingot) having the composition shown in Table 1 is subjected to hot rolling after being heated at 1250 ° C. for 1.5 hours, and after finishing hot rolling at 870 ° C., 40 ° C. on ROT It cooled to 520 degreeC with the cooling rate of 1 / second, wound up at 520 degreeC, and manufactured the 4.4-mm-thick hot-rolled coil of board thickness.

Figure 0006515332
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熱延コイルを、酸洗後、箱型焼鈍炉内に装入し、雰囲気を95%水素−5%窒素に制御した後、室温から700℃までを80℃/時間の加熱速度で加熱し、700℃で24時間保持して、コイル内の温度分布を均一化し、その後、10℃/時間の加熱速度で745℃まで加熱し、さらに、745℃で6時間保持した後、650℃まで8℃/時間の冷却速度で冷却し、次いで、室温まで炉冷して、特性評価用のサンプルを作製した。なお、サンプルの組織は、前述の方法で観察し、被切削性は、前述の手法で評価した。   After pickling, the hot-rolled coil is placed in a box annealing furnace, the atmosphere is controlled to 95% hydrogen-5% nitrogen, and then heated from room temperature to 700 ° C. at a heating rate of 80 ° C./hour Hold at 700 ° C. for 24 hours to homogenize the temperature distribution in the coil, then heat to 745 ° C. at a heating rate of 10 ° C./hour and hold at 745 ° C. for 6 hours, then 8 ° C. to 650 ° C. It was cooled at a cooling rate of 1 / hour and then furnace cooled to room temperature to make samples for characterization. The structure of the sample was observed by the above-mentioned method, and the machinability was evaluated by the above-mentioned method.

サンプルの焼入れ及び焼戻しは、下記の条件で実施した。窒素95%の雰囲気に制御した炉内にて、880℃で60分保持する処理を施し、60℃の油中に焼入れた。焼入れサンプルに、180℃で45分保持後に空冷する焼戻し処理を施し、焼入れ焼戻しサンプルを作製した。   Quenching and tempering of the sample were carried out under the following conditions. In a furnace controlled to an atmosphere of 95% nitrogen, a treatment of holding at 880 ° C. for 60 minutes was applied and quenched in oil at 60 ° C. The quenched sample was tempered for 45 minutes at 180 ° C. and air-cooled for tempering to prepare a quenched and tempered sample.

熱処理後のサンプルの耐摩耗性は、ブロックオンリング試験にて評価した。SUJ2を、Φ35mm×巾8.8mmのリング試験片の形状に加工し、さらに、前述の熱処理を施して、リング試験片を作製した。各評価用サンプルを、板厚×幅15.8mm×長さ10.2mmに切り出し、板厚方向に2枚を重ねる際に、その合計厚みが6.3mmとなるように板厚の表裏面を切削し、2枚の板をネジ止めにより締結して、ブロック試験片を作製した。   The abrasion resistance of the sample after heat treatment was evaluated by a block on ring test. The SUJ 2 was processed into a ring test piece of 35 35 mm × width 8.8 mm, and further subjected to the above-mentioned heat treatment to produce a ring test piece. The samples for evaluation are cut into thickness x width 15.8 mm x length 10.2 mm, and when two sheets are stacked in the thickness direction, the top and bottom of the thickness should be 6.3 mm so that the total thickness is 6.3 mm. It cut and the two boards were screwed together and the block test piece was produced.

ブロック試験片の6.3mm×幅15.8mmの面がリング表面に接するように、試験機にサンプルをセットして、すべり速度0.4m/秒、油温140℃、荷重2000N、すべり距離10000mの条件にて試験し、ブロック試験片の試験前後における重量変化を測定し、減量が5mg以内の場合は、耐摩耗性に優れると評価し、減少量が5mgを超える場合は、耐摩耗性に劣位であると評価した。   Set the sample on the tester so that the 6.3 mm × 15.8 mm surface of the block test piece contacts the ring surface, and the sliding speed is 0.4 m / s, oil temperature 140 ° C, load 2000 N, sliding distance 10000 m The weight change before and after the test of the block test piece is measured under the conditions described above, and if the weight loss is less than 5 mg, it is evaluated as excellent in wear resistance, and if the amount of reduction exceeds 5 mg, the wear resistance It was evaluated as inferior.

表2に、炭化物径、フェライト粒径、ビッカース硬さ、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率、切削時のモーター電流、及び、摩耗量の測定結果及び評価結果を示す。   Table 2 shows the measurement results and evaluation results of carbide diameter, ferrite particle size, Vickers hardness, ratio of the number of carbides in ferrite grain boundaries to the number of carbides in ferrite grains, motor current at the time of cutting, and wear amount. Show.

Figure 0006515332
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表2に示すように、発明鋼のA−1、B−1、C−1、D−1、E−1、F−1、G−1、H−1、I−1、J−1、K−1、L−1、及び、M−1は、いずれも、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率が1を超え、フェライト粒径が5.0μm以上で、ビッカース硬さが100HV以上180HV以下であり、被切削性と焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れていることが解る。   As shown in Table 2, A-1, B-1, C-1, D-1, E-1, F-1, G-1, H-1, I-1, J-1, of the invention steels In each of K-1, L-1, and M-1, the ratio of the number of carbides at ferrite grain boundaries to the number of carbides in ferrite grains is more than 1, and the ferrite grain size is 5.0 μm or more, It is understood that the Vickers hardness is 100 HV or more and 180 HV or less, and the machinability and the wear resistance characteristics after quenching and tempering are excellent.

これに対し、比較鋼N−1は、C量が低く、焼鈍後の硬さが100HV未満であるため、冷間鍛造性が低下するとともに、焼入れ焼戻し後に高強度化されず、耐摩耗特性が低下している。比較鋼O−1、Q−1、S−1、Y−1は、S、P、Al、Nを過剰に含有し、2段目の焼鈍時に、γ/α界面への偏析量が大きくなるため、フェライト粒界における炭化物の生成が抑制されている。   On the other hand, Comparative Steel N-1 has a low amount of C and a hardness after annealing of less than 100 HV, so the cold forgeability is lowered and the strength is not increased after hardening and tempering, and the wear resistance property is It has fallen. Comparative steels O-1, Q-1, S-1 and Y-1 contain excessive amounts of S, P, Al and N, and the amount of segregation to the γ / α interface increases at the second stage of annealing. Therefore, the formation of carbides at ferrite grain boundaries is suppressed.

比較鋼P−1は、Siを過剰に含有し、耐摩耗特性が低下している。比較鋼R−1は、Mn量が少なく、焼入れ焼戻し後に硬さの低下を抑えることが困難であったため、焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性が低下している。比較鋼T−1は、S量が少ないため、フェライトと炭化物の界面に濃化するS量が不足し、被切削性及び耐摩耗特性が低下している。   The comparative steel P-1 contains an excessive amount of Si and the wear resistance is degraded. Comparative Steel R-1 has a small amount of Mn, and it was difficult to suppress the decrease in hardness after quenching and tempering, so the wear resistance properties after quenching and tempering were degraded. Comparative Steel T-1 has a small amount of S, so the amount of S concentrated at the interface between ferrite and carbide is insufficient, and the machinability and the wear resistance are degraded.

比較鋼U−1は、Mnを過剰に含有するため、ビッカース硬さが180HVを超え、被切削性が低下している。比較鋼V−1は、Cを過剰に含有するため、焼鈍後のフェライト粒径が微細化し、被切削性が低下することに加え、焼入れ焼戻し後にも粗大な炭化物が残存して、耐摩耗特性が低下している。   Comparative Steel U-1 contains Mn in excess, so the Vickers hardness exceeds 180 HV and the machinability is reduced. Since the comparative steel V-1 contains C in excess, the grain size of ferrite after annealing becomes finer and the machinability is lowered, and coarse carbides remain even after quenching and tempering, so that the wear resistance characteristics are obtained. Is declining.

比較鋼W−1は、Bを過剰に含有するため、フェライトと炭化物界面へのSの濃化が抑制され、被切削性が低下している。比較鋼X−1、Z−1は、O、Tiを過剰に含有するため、フェライト粒内に存在する酸化物、TiCが2相域焼鈍後の徐冷において炭化物の生成サイトとなり、フェライト粒界における炭化物の生成が抑制され、被切削性が低下している。   Since comparative steel W-1 contains B in excess, the concentration of S at the ferrite / carbide interface is suppressed, and the machinability is reduced. Since the comparative steels X-1 and Z-1 contain O and Ti in excess, oxides and TiC present in ferrite grains become formation sites of carbides during slow cooling after annealing in the two-phase region, and ferrite grain boundaries The formation of carbides is suppressed, and the machinability is reduced.

続いて、製造条件の影響を調べるため、表1に示すA、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、及び、Mの成分組成を有するスラブを用いて、表3に示す熱延条件及び焼鈍条件にて、板厚5.2mmの熱延鋼板焼鈍サンプルを作製し、炭化物径、フェライト粒径、ビッカース硬さ、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率、切削時のモーター電流、及び、摩耗量を測定し評価した。   Subsequently, in order to investigate the influence of the production conditions, a slab having a component composition of A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, and M shown in Table 1 is used Under the hot-rolling conditions and annealing conditions shown in Table 3, a hot-rolled steel plate annealed sample of 5.2 mm in thickness is prepared, and the ferrite diameter, ferrite grain size, Vickers hardness, and ferrite relative to the number of carbides in the ferrite grain The ratio of the number of carbides in grain boundaries, the motor current at the time of cutting, and the amount of wear were measured and evaluated.

表4に、炭化物径、フェライト粒径、ビッカース硬さ、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率、切削時のモーター電流、及び、摩耗量の測定結果及び評価結果を示す。   Table 4 shows the measurement results and evaluation results of carbide diameter, ferrite particle size, Vickers hardness, ratio of the number of carbides in ferrite grain boundaries to the number of carbides in ferrite grains, motor current at the time of cutting, and wear amount. Show.

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比較鋼E−3は、仕上げ熱延温度が低く、圧延荷重が増加して生産性が低下した。比較鋼D−2は、仕上げ熱延温度が高くて、鋼板表面にスケール疵が生成し、焼入れ焼戻し後に耐摩耗試験に供した際に、スケール疵を起点として亀裂及び剥離が発生して、耐摩耗特性が低下した。   In Comparative Steel E-3, the finish hot rolling temperature was low, the rolling load increased, and the productivity decreased. The comparative steel D-2 has a high finishing hot rolling temperature, and scale wrinkles are formed on the surface of the steel plate, and when subjected to a wear resistance test after quenching and tempering, cracking and peeling occur from the scale wrinkle as a starting point. The wear characteristics are reduced.

発明鋼F−2は、ROTでの冷却速度が遅く、生産性が低下するとともに、スケール疵が発生した。発明鋼C−4は、ROTでの冷却速度が100℃/秒で、鋼板の最表層部が過剰に冷却されたことにより、最表層部に微細なクラックが生成した。比較鋼K−4は、巻取温度が低く、ベイナイトやマルテンサイト等の低温変態組織が多く生成して脆化したため、熱延コイル払い出し時に割れが頻発し生産性が低下した。さらに、割れ片から採取したサンプルにおける耐摩耗特性は低い。   In the invention steel F-2, the cooling rate in the ROT was low, the productivity decreased, and the scale wrinkles were generated. In the invention steel C-4, a minute crack was generated in the outermost layer portion due to excessive cooling of the outermost layer portion of the steel plate at a cooling rate in ROT of 100 ° C./sec. In Comparative Steel K-4, the coiling temperature was low, and a large number of low temperature transformation structures such as bainite and martensite were formed to cause embrittlement, so cracking frequently occurred at the time of hot-rolled coil delivery and productivity decreased. Furthermore, the wear resistance properties of the samples taken from the fragments are low.

比較鋼L−2は、巻取温度が高く、熱延組織においてラメラー間隔の分厚いパーライトが生成するとともに、針状の粗大な炭化物の熱的安定性が高く、該炭化物が、2段ステップ型の箱焼鈍後においても、鋼板中に残存するため、被切削性が低下した。比較鋼B−2は、2段ステップ型の箱焼鈍の1段目の焼鈍において、焼鈍温度への加熱速度が遅いため、生産性が低下した。   The comparative steel L-2 has a high coiling temperature, and in the hot-rolled structure, thick pearlite with a lamellar spacing is formed, and the thermal stability of a needle-like coarse carbide is high, and the carbide is a two-step step type Even after box annealing, the machinability is reduced because the steel remains in the steel sheet. In Comparative Steel B-2, the productivity decreased because the heating rate to the annealing temperature was slow in the first stage annealing of the two-step stepped box annealing.

比較鋼B−3は、1段目の焼鈍において、焼鈍温度への加熱速度が速いため、コイルの内部と外周部の温度差が大きくなり、熱膨張差に起因したスリ疵及び焼付きが発生し、焼入れ焼戻し後に耐摩耗特性の評価試験に供した際に、疵部から亀裂及び剥離が発生し、耐摩耗特性が低下した。   In Comparative Steel B-3, since the heating rate to the annealing temperature is fast in the first stage annealing, the temperature difference between the inside and the outer periphery of the coil becomes large, and the generation of chipping and seizing due to the difference in thermal expansion occurs When subjected to an evaluation test of wear resistance after quenching and tempering, cracking and peeling occurred from the ridges, and the wear resistance deteriorated.

比較鋼A−4は、1段目の焼鈍における保持温度(焼鈍温度)が低く、Ac1点以下での炭化物の粗大化処理が不十分であり、炭化物の熱的安定度が不十分であることにより、2段目の焼鈍において残存する炭化物が減少し、徐冷後の組織において、パーライト変態を抑制できないため、被切削性が低下した。   The comparative steel A-4 has a low holding temperature (annealing temperature) in the first stage annealing, is insufficient in the coarsening treatment of the carbide at the Ac1 point or less, and the thermal stability of the carbide is insufficient. As a result, the carbide remaining in the second stage annealing decreases, and in the structure after slow cooling, pearlite transformation can not be suppressed, so the machinability decreases.

比較鋼F−4は、1段目の焼鈍における保持温度(焼鈍温度)が高く、焼鈍中にオーステナイトが生成し、炭化物の安定度を高めることができないため、焼鈍後にパーライトが生成し、ビッカース硬さが180HVを超えて、被切削性が低下した。   Comparative steel F-4 has a high holding temperature (annealing temperature) in the first stage annealing, austenite is formed during annealing, and carbide stability can not be improved, so pearlite is formed after annealing, and Vickers hardness The machinability was reduced by more than 180 HV.

比較鋼C−3は、1段目の焼鈍における保持時間が短く、炭化物の安定度を高めることができず、被切削性が低下した。比較鋼L−4は、1段目の焼鈍における保持時間が長く、生産性が低下することに加え、焼付き疵が発生し、耐摩耗特性が低下した。比較鋼J−2は、2段ステップ型の箱焼鈍の2段目の焼鈍において、保持温度(焼鈍温度)への加熱速度が遅いため、生産性が低下した。   In Comparative Steel C-3, the holding time in the first stage annealing was short, and the carbide stability could not be improved, and the machinability decreased. The comparative steel L-4 had a long holding time in the first stage of annealing, and in addition to a decrease in productivity, a seizure flaw was generated, and the wear resistance was deteriorated. In Comparative Steel J-2, the productivity decreased because the heating rate to the holding temperature (annealing temperature) was slow in the second stage annealing of the two-step stepped box annealing.

比較鋼K−3は、2段目の焼鈍における加熱速度が速いため、コイルの内部と外周部の温度差が大きくなり、変態による大きな熱膨張差に起因するスリ疵及び焼付きが発生して、焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性が低下した。比較鋼H−4は、2段目の焼鈍における保持温度(焼鈍温度)が低く、オーステナイトの生成量が少なくて、フェライト粒界における炭化物の個数割合を増やすことができず、被切削性が低下した。   Comparative steel K-3 has a high heating rate at the second stage of annealing, so the temperature difference between the inner and outer circumferences of the coil becomes large, and cracking and seizure occur due to a large thermal expansion difference due to transformation. And the wear resistance after quenching and tempering was reduced. Comparative steel H-4 has a low holding temperature (annealing temperature) in the second stage annealing, has a small amount of austenite formed, can not increase the number ratio of carbides in ferrite grain boundaries, and reduces the machinability. did.

比較鋼G−3は、2段目の焼鈍における保持温度(焼鈍温度)が高く、焼鈍中に炭化物の溶解が促進したため、徐冷後に、粒界炭化物を生成させることが難しくなり、さらに、パーライトが生成し、ビッカース硬さが180HVを超えて、被切削性が低下した。   Comparative steel G-3 has a high holding temperature (annealing temperature) in the second stage annealing, and since dissolution of carbides is promoted during annealing, it is difficult to form grain boundary carbides after slow cooling, and pearlite And the Vickers hardness exceeded 180 HV, and the machinability decreased.

比較鋼E−2は、2段目の焼鈍における保持時間が短く、微細な炭化物を残した状態で徐冷を開始したため、フェライト粒界への炭化物の生成が抑えられ、粒内の炭化物の割合が高くなって、被切削性が低下した。比較鋼M−2は、2段目の焼鈍における保持時間が長く、炭化物の溶解が促進したため、被切削性が低下した。   In Comparative Steel E-2, since slow cooling was started with a short holding time in the second stage annealing and leaving fine carbides, the formation of carbides at ferrite grain boundaries was suppressed, and the proportion of carbides in the grains was And the machinability decreased. The comparative steel M-2 had a long holding time in the second stage annealing, and promoted the dissolution of the carbide, so the machinability decreased.

比較鋼I−3は、2段目の焼鈍から650℃までの冷却速度が遅く、生産性が低下するとともに、徐冷後の組織に粗大な炭化物が生成して、焼入れ焼戻し後に残存する粗大な炭化物を起点として亀裂が発生し、耐摩耗特性が低下した。比較鋼G−2は、2段目の焼鈍から650℃までの冷却速度が速く、冷却時にパーライト変態が起こり、硬さが増加して、被切削性が低下した。   In Comparative Steel I-3, the cooling rate from the second stage annealing to 650 ° C. is slow, the productivity is lowered, and coarse carbides are formed in the structure after slow cooling, and the coarse remaining after quenching and tempering Cracking occurred from the carbide, and the wear resistance was degraded. In Comparative Steel G-2, the cooling rate from the second stage annealing to 650 ° C. was fast, pearlite transformation occurred during cooling, the hardness increased, and the machinability decreased.

次に、その他元素の影響を調べるため、表5及び表6(表5の続き)に示す成分組成を有する連続鋳造鋳片(鋼塊)を、1250℃で1.5時間加熱した後、熱間圧延に供し、870℃で仕上げ熱延を完了後、ROT上で40℃/秒の冷却速度で520℃まで冷却し、520℃で巻き取り、板厚4.4mmの熱延コイルを製造した。   Next, in order to investigate the influence of other elements, continuously cast slabs (steel ingots) having the component compositions shown in Table 5 and Table 6 (continuation of Table 5) are heated at 1250 ° C. for 1.5 hours, After completion of hot rolling at 870 ° C, it was cooled to 520 ° C at a cooling rate of 40 ° C / s on ROT and wound up at 520 ° C to produce a hot rolled coil with a plate thickness of 4.4 mm. .

熱延コイルを、酸洗後、箱型焼鈍炉内に装入し、雰囲気を95%水素−5%窒素に制御した後、室温から700℃までを80℃/時間の加熱速度で加熱し、700℃で24時間保持して、コイル内の温度分布を均一化し、その後、10℃/時間の加熱速度で745℃まで加熱し、さらに、745℃で6時間保持した後、650℃までを8℃/時間の冷却速度で冷却し、その後、室温まで炉冷して、特性評価用のサンプルを作製した。サンプルの組織は、前述の観察方法で観察し、被切削性は、前述の測定手法によって評価した。   After pickling, the hot-rolled coil is placed in a box annealing furnace, the atmosphere is controlled to 95% hydrogen-5% nitrogen, and then heated from room temperature to 700 ° C. at a heating rate of 80 ° C./hour Hold at 700 ° C. for 24 hours to homogenize the temperature distribution in the coil, then heat to 745 ° C. at a heating rate of 10 ° C./hour and hold at 745 ° C. for 6 hours, and then to 650 ° C. 8 The sample was cooled at a cooling rate of ° C./hour and then furnace cooled to room temperature to prepare a sample for characterization. The structure of the sample was observed by the above-described observation method, and the machinability was evaluated by the above-described measurement method.

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表7に、炭化物径、フェライト粒径、ビッカース硬さ、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率、切削時のモーター電流、及び、摩耗量の測定結果及び評価結果を示す。   Table 7 shows the measurement results and evaluation results of carbide diameter, ferrite particle size, Vickers hardness, ratio of the number of carbides in ferrite grain boundaries to the number of carbides in ferrite grains, motor current at the time of cutting, and wear amount. Show.

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表7に示すように、発明鋼AA−1、AB−1、AC−1、AD−1、AE−1、AF−1、AG−1、AH−1、AI−1、AJ−1、AK−1、AL−1、AM−1、AN−1、AO−1、AP−1、AQ−1、AR−1、AS−1、及び、AT−1は、いずれも、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率が1を超え、フェライト粒径が5.0μm以上で、ビッカース硬さが100HV以上180HV以下であり、被切削性と焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れていることが解る。   As shown in Table 7, invention steels AA-1, AB-1, AC-1, AD-1, AE-1, AF-1, AG-1, AH-1, AI-1, AJ-1, AK -1, AL-1, AM-1, AN-1, AO-1, AP-1, AQ-1, AR-1, AS-1, and AT-1 are all carbides in ferrite grains The ratio of the number of carbides in ferrite grain boundaries to the number of ferrite grains is more than 1, the ferrite grain size is 5.0 μm or more, the Vickers hardness is 100 HV to 180 HV, and for the machinability and wear resistance characteristics after quenching and tempering I understand that it is excellent.

これに対し、比較鋼AU−1は、C量が低く、焼鈍後の硬さが100HV未満であるため冷間鍛造性が低いとともに、焼入れ焼戻し後に高強度化されず、耐摩耗特性が低い。比較鋼BF−1は、Mn量が少なく、焼入れ焼戻し時に硬さの低下を抑えることが困難であったため、被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性が低下した。比較鋼BG−1は、S量が少ないため、フェライトと炭化物の界面に濃化するS量が不足し、被切削性及び耐摩耗特性が低下した。   On the other hand, Comparative Steel AU-1 has a low C content and a hardness of less than 100 HV after annealing, so it has low cold forgeability and is not strengthened after quenching and tempering, and has low wear resistance. The comparative steel BF-1 had a small amount of Mn, and it was difficult to suppress the decrease in hardness at the time of quenching and tempering, so the machinability and wear resistance characteristics after quenching and tempering were degraded. The comparative steel BG-1 had a small amount of S, so the amount of S concentrated at the interface between the ferrite and the carbide was insufficient, and the machinability and the wear resistance were degraded.

比較鋼BL−1、BJ−1、BO−1、BH−1、AW−1、BS−1、BC−1、AY−1、及び、BK−1は、それぞれ、S、P、Al、La、As、Cu、Ni、Sb、Ceを過剰に含有し、2段目の焼鈍において、γ/α界面への偏析量が大きくなるため、フェライト粒界における炭化物の生成が抑制されている。   Comparative steels BL-1, BJ-1, BO-1, BH-1, AW-1, BS-1, BC-1, AY-1, and BK-1 are S, P, Al, La, respectively. , As, Cu, Ni, Sb, and Ce are excessively contained, and the amount of segregation to the γ / α interface becomes large in the second stage annealing, so that the formation of carbides at ferrite grain boundaries is suppressed.

比較鋼BP−1は、Siを過剰に含有し、耐摩耗特性が低下した。比較鋼AZ−1、BQ−1、BE−1、BN−1、AX−1、及び、BR−1は、それぞれ、Mo、Nb、Cr、Ta、W、Vを過剰に含有するため、被切削性が低下した。比較鋼BM−1は、Mnを過剰に含有するため、焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性が顕著に低下した。   The comparative steel BP-1 contained excessive Si and reduced the wear resistance. Since the comparative steels AZ-1, BQ-1, BE-1, BN-1, AX-1, and BR-1 contain Mo, Nb, Cr, Ta, W, and V in excess, respectively, The machinability decreased. The comparative steel BM-1 contained Mn in excess, so the wear resistance after quenching and tempering was significantly reduced.

比較鋼BD−1、BB−1、AV−1、及び、BA−1は、それぞれ、Zr、Ca、Mg、Yを過剰に含有し、鋼中に粗大な酸化物又は非金属介在物が生成したことにより、耐摩耗特性の評価試験時に、粗大酸化物又は粗大非金属介在物を起点として亀裂及び剥離が発生し、耐摩耗特性が低下した。   The comparative steels BD-1, BB-1, AV-1 and BA-1 contain excessive amounts of Zr, Ca, Mg and Y, respectively, and coarse oxides or nonmetallic inclusions are formed in the steel. As a result, at the time of the evaluation test of the wear resistance, cracking and peeling occurred from the coarse oxide or the coarse nonmetallic inclusion as a starting point, and the wear resistance deteriorated.

比較鋼BI−1は、Snを過剰に含有し、鋼が脆化したため、耐摩耗特性が低下した。比較鋼BT−1は、Cを過剰に含有するため、焼鈍後のフェライト粒径が微細化し、被切削性が低下することに加え、焼入れ焼戻し後にも粗大な炭化物が残存して、耐摩耗特性が低下した。   The comparative steel BI-1 contained an excessive amount of Sn and the steel became embrittled, so that the wear resistance was deteriorated. Since the comparative steel BT-1 contains C in excess, the grain size of ferrite after annealing becomes finer and the machinability is lowered, and coarse carbides remain even after quenching and tempering, resulting in wear resistance characteristics. Decreased.

続いて、製造条件の影響を調べるため、表5に示すAA、AB、AC、AD、AE、AF、AG、AH、AI、AJ、AK、AL、AM、AN、AO、AP、AQ、AR、AS、及び、ATの成分組成を有するスラブを用いて、表8に示す熱延条件及び焼鈍条件にて板厚5.2mmの熱延鋼板焼鈍サンプルを作製した。   Subsequently, in order to examine the influence of the production conditions, AA, AB, AC, AD, AE, AF, AG, AH, AI, AJ, AK, AL, AM, AN, AO, AP, AQ, AR shown in Table 5 The hot-rolled steel plate annealing sample of 5.2 mm of board thickness was produced on the hot rolling conditions shown in Table 8, and annealing conditions using the slab which has the component composition of AS, and AT.

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表9に、炭化物径、フェライト粒径、ビッカース硬さ、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率、切削時のモーター電流、及び、摩耗量の測定結果及び評価結果を示す。   Table 9 shows the measurement results and evaluation results of the carbide diameter, ferrite particle size, Vickers hardness, the ratio of the number of carbide grains in ferrite grain boundaries to the number of carbide grains in ferrite grains, the motor current at the time of cutting, and the amount of wear. Show.

Figure 0006515332
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比較鋼AC−3は、仕上げ熱延温度が低く、圧延荷重が増加して生産性が低下した。比較鋼AC−2は、仕上げ熱延温度が高く、鋼板表面にスケール疵が生成し、焼入れ焼戻し後に耐摩耗試験に供した際に、スケール疵を起点として亀裂及び剥離が発生して、耐摩耗特性が低下した。   Comparative steel AC-3 had a low finish hot rolling temperature, increased rolling load and decreased productivity. The comparative steel AC-2 has a high finish hot rolling temperature, scale wrinkles are formed on the surface of the steel plate, and when subjected to a wear resistance test after quenching and tempering, cracking and peeling occur from the scale wrinkle as a starting point, and wear resistance The characteristics have fallen.

発明鋼AO−2は、ROTでの冷却速度が遅く、生産性が低下し、また、スケール疵が発生した。発明鋼AJ−4は、ROTでの冷却速度が100℃/秒であり、鋼板の最表層部が過剰に冷却されて、最表層部に微細なクラックが生成した。   In the invention steel AO-2, the cooling rate in ROT was slow, the productivity decreased, and scale wrinkles occurred. In the invention steel AJ-4, the cooling rate in the ROT was 100 ° C./sec, and the outermost layer portion of the steel plate was excessively cooled, and fine cracks were formed in the outermost layer portion.

比較鋼AH−3は、巻取温度が低く、ベイナイトやマルテンサイト等の低温変態組織が多量に生成して脆化し、熱延コイル払出し時に割れが頻発し、生産性が低下した。さらに、割れ片から採取したサンプルにおける耐摩耗特性は低かった。   In the comparative steel AH-3, the coiling temperature was low, a large amount of low temperature transformation structure such as bainite or martensite was formed to cause embrittlement, cracking frequently occurred at the time of hot-rolled coil delivery, and productivity decreased. Furthermore, the wear resistance properties of the samples taken from the fragments were low.

比較鋼AS−2は、巻取温度が高く、熱延組織において、ラメラー間隔の分厚いパーライトが生成するとともに、針状の粗大な炭化物の熱的安定性が高く、2段ステップ型の箱焼鈍後においても、上記炭化物が鋼板中に残存するため、被切削性が低下した。比較鋼AN−3は、2段ステップ型の箱焼鈍の1段目の焼鈍における保持温度(焼鈍温度)への加熱速度が遅いため、生産性が低下した。   Comparative steel AS-2 has a high coiling temperature, and in hot-rolled structure, thick pearlite with a lamellar spacing is formed, and the thermal stability of acicular coarse carbides is high, and after two-step box annealing Also in the above, the above-mentioned carbides remained in the steel plate, so the machinability decreased. In Comparative Steel AN-3, the heating rate to the holding temperature (annealing temperature) in the first stage annealing of the two-step-step box annealing was slow, so the productivity was reduced.

比較鋼AR−3は、1段目の焼鈍における加熱速度が速いため、コイルの内部と外周部の温度差が大きくなり、熱膨張差に起因するスリ疵及び焼付きが発生し、焼入れ焼戻し後に耐摩耗特性の評価試験に供した際に、該疵部から亀裂及び剥離が発生し、耐摩耗特性が低下した。   Comparative steel AR-3 has a high heating rate at the first stage of annealing, so the temperature difference between the inner and outer circumferences of the coil becomes large, causing cracking and seizing due to the thermal expansion difference, and after quenching and tempering When subjected to an evaluation test of wear resistance, cracking and peeling occurred from the ridge and the wear resistance was reduced.

比較鋼AG−2は、1段目の焼鈍における保持温度(焼鈍温度)が低く、Ac1点以下での炭化物の粗大化処理が不十分であり、炭化物の熱的安定度が不十分であることにより、2段目の焼鈍時に残存する炭化物が減少し、徐冷後の組織において、パーライト変態を抑制できず、被切削性が低下した。   The comparative steel AG-2 has a low holding temperature (annealing temperature) in the first stage annealing, is insufficient in the coarsening treatment of the carbide at the Ac1 point or less, and the thermal stability of the carbide is insufficient. As a result, the carbide remaining at the second stage of annealing decreases, and in the structure after slow cooling, pearlite transformation can not be suppressed, and the machinability is reduced.

比較鋼AQ−4は、1段目の焼鈍における保持温度(焼鈍温度)が高く、焼鈍中にオーステナイトが生成し、炭化物の安定度を高めることができないため、焼鈍後にパーライトが生成し、ビッカース硬さ180HVを超えて、被切削性が低下した。比較鋼AF−4は、1段目の焼鈍における保持時間が短く、炭化物の安定度を高めることができず、被切削性が低下した。比較鋼AM−2は、1段目の焼鈍における保持時間が長く、生産性が低下することに加え、焼付き疵が発生し、耐摩耗特性が低下した。   Comparative steel AQ-4 has a high holding temperature (annealing temperature) in the first stage annealing, austenite is generated during annealing, and carbide stability can not be improved, so pearlite is generated after annealing, and Vickers hardness The machinability was reduced beyond 180 HV. In the comparative steel AF-4, the holding time in the first stage annealing was short, the carbide stability could not be improved, and the machinability decreased. The comparative steel AM-2 had a long holding time at the first stage of annealing, and in addition to a decrease in productivity, a seizure flaw was generated and the wear resistance was deteriorated.

比較鋼AG−4は、2段ステップ型の焼鈍の2段目の焼鈍において、保持温度(焼鈍温度)への加熱速度が遅いため、生産性が低下した。比較鋼AF−2は、2段目の焼鈍における加熱速度が速いため、コイルの内部と外周部の温度差が大きくなり、変態による大きな熱膨張差に起因するスリ疵及び焼付きが発生して、焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性が低下した。   The comparative steel AG-4 had a low heating rate to the holding temperature (annealing temperature) in the second stage annealing of the two-step-step-type annealing, and thus the productivity decreased. Comparative steel AF-2 has a high heating rate at the second stage of annealing, so the temperature difference between the inner and outer circumferences of the coil becomes large, and the generation of cracking and seizing due to a large difference in thermal expansion due to transformation And the wear resistance after quenching and tempering was reduced.

比較鋼AB−2は、2段目の焼鈍における保持温度(焼鈍温度)が低く、オーステナイトの生成量が少なく、粒界における炭化物の個数割合を増やすことができず、被切削性が低下した。比較鋼AK−4は、2段目の焼鈍における保持温度(焼鈍温度)が高く、焼鈍中に炭化物の溶解が促進したため、徐冷後に粒界炭化物を形成させることが難しくなり、さらに、パーライトが生成し、ビッカース硬さが180HVを超えて、被切削性が低下した。   In Comparative Steel AB-2, the holding temperature (annealing temperature) in the second stage annealing was low, the austenite formation amount was small, the number ratio of carbides in the grain boundaries could not be increased, and the machinability was reduced. Comparative steel AK-4 has a high holding temperature (annealing temperature) in the second stage annealing, and dissolution of carbides is promoted during annealing, so it becomes difficult to form grain boundary carbides after slow cooling, and pearlite It formed, Vickers hardness exceeded 180HV, and machinability fell.

比較鋼AT−2は、2段目の焼鈍における保持時間が短く、微細な炭化物を残した状態で徐冷を開始したため、フェライト粒界への炭化物の生成が抑えられ、粒内の炭化物の割合が高くなり、被切削性が低下した。比較鋼AP−2は、2段目の焼鈍における保持時間が長く、炭化物の溶解が促進したため、被切削性が低下した。   In Comparative Steel AT-2, since slow cooling was started with a short holding time in the second stage annealing and leaving fine carbides, the formation of carbides at ferrite grain boundaries was suppressed, and the proportion of carbides in the grains was And the machinability decreased. The comparative steel AP-2 had a long holding time at the second stage of annealing and promoted the dissolution of carbides, so the machinability decreased.

比較鋼AI−3は、2段目の焼鈍から650℃までの冷却速度が遅く、生産性が低下するとともに、徐冷後の組織に粗大な炭化物が生成して、焼入れ焼戻し後に残存する粗大な炭化物を起点として亀裂が発生し、耐摩耗特性が低下した。比較鋼AT−4は、2段目焼鈍から650℃までの冷却速度が速く、冷却時にパーライト変態が起こり、硬さが増加して、被切削性が低下した。   The comparative steel AI-3 has a slow cooling rate from the second stage annealing to 650 ° C., and the productivity is lowered, and coarse carbides are formed in the structure after slow cooling, and the coarse remaining after quenching and tempering Cracking occurred from the carbide, and the wear resistance was degraded. The comparative steel AT-4 had a high cooling rate from the second stage annealing to 650 ° C., pearlite transformation occurred during cooling, the hardness increased, and the machinability decreased.

ここで、図1に、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率と被切削性の関係を示す。被削性は、被切削性評価時のモーター電流量(A)で評価した。個数比率(=粒界炭化物の個数/粒内炭化物の個数)が1を超えると、モーター電流量は15アンペアを下回り、鋼板の切断に要するエネルギーが低下し、被切削性が向上することが解る。   Here, FIG. 1 shows the relationship between the ratio of the number of carbides in ferrite grain boundaries to the number of carbides in ferrite grains and the machinability. The machinability was evaluated by the amount of motor current (A) at the time of evaluation of machinability. It is understood that when the number ratio (= number of grain boundary carbides / number of intragranular carbides) exceeds 1, the amount of motor current falls below 15 amperes, the energy required for cutting the steel plate decreases, and the machinability improves. .

図2に、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率と被切削性の別の関係を示す。図2に示す関係は、種々の添加元素を有した鋼板サンプルにおける関係である。被削性は、被切削性評価時のモーター電流量(A)で評価した。図2から、図1と同様に、個数比率(=粒界炭化物の個数/粒内炭化物の個数)が1を超えると、モーター電流量は15アンペアを下回り、鋼板の切断に要するエネルギーが低下し、被切削性が向上することが解る。   FIG. 2 shows another relationship between the ratio of the number of carbides in ferrite grain boundaries to the number of carbides in ferrite grains and the machinability. The relationship shown in FIG. 2 is a relationship in steel plate samples having various additive elements. The machinability was evaluated by the amount of motor current (A) at the time of evaluation of machinability. From FIG. 2, as in FIG. 1, when the number ratio (= number of grain boundary carbides / number of intragranular carbides) exceeds 1, the amount of motor current falls below 15 amperes, and the energy required to cut the steel plate decreases. It is understood that the machinability is improved.

図3に、鋼中のS含有量と耐摩耗特性の関係を示す。摩耗量は、ブロックオンリング試験後のブロック試験片の重量減少量である。図3から、S量が0.01%を超えると、潤滑油/鋼板表面に硬いトライボフィルムが形成されて、耐摩耗性が顕著に向上することが解る。   The relationship between the S content in the steel and the wear resistance is shown in FIG. The amount of wear is the weight loss of the block specimen after the block on ring test. It is understood from FIG. 3 that when the S content exceeds 0.01%, a hard tribofilm is formed on the surface of the lubricating oil / steel sheet, and the abrasion resistance is significantly improved.

図4に、鋼中のS含有量と耐摩耗特性の別の関係を示す。図4に示す関係は、種々の添加元素を有した鋼板サンプルにおける関係である。摩耗量は、ブロックオンリング試験後のブロック試験片の重量減少量である。図4から、図3と同様に、S量が0.01%を超えると、潤滑油/鋼材表面に硬いトライボフィルムが形成されて、耐摩耗性が顕著に向上することが解る。   FIG. 4 shows another relationship between the S content in the steel and the wear resistance. The relationship shown in FIG. 4 is a relationship in steel plate samples having various additive elements. The amount of wear is the weight loss of the block specimen after the block on ring test. It is understood from FIG. 4 that, as in the case of FIG. 3, when the S content exceeds 0.01%, a hard tribofilm is formed on the surface of the lubricating oil / steel material, and the abrasion resistance is remarkably improved.

前述したように、本発明によれば、被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板及びその製造方法を提供することができる。本発明の低炭素鋼板は、例えば、自動車のギヤー、クラッチ等の駆動系部品を冷間鍛造と切削で製造する際の素材として好適であるので、本発明は、産業上の利用可能性が高いものである。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a low carbon steel sheet which is excellent in machinability and wear resistance after quenching and tempering, and a method for producing the same. The low carbon steel plate of the present invention is suitable as a material for producing, for example, a drive system component such as an automobile gear or a clutch by cold forging and cutting, so the present invention has high industrial applicability. It is a thing.

Claims (3)

成分組成が、質量%で、
C :0.10〜0.40%、
Si:0.01〜0.30%、
Mn:0.30〜1.00%、
P :0.0001〜0.020%、
S :0.010〜0.10%、
Al:0.001〜0.10%、
N :0.0001〜0.020%、
O :0.0001〜0.020%、
Ti:0.0001〜0.010%、
B :0〜0.0005%
を含み、残部Fe及び不可避的不純物からなり、
面積が0.01μm 超の炭化物について、フェライト粒内の炭化物の個数に対するフェライト粒界の炭化物の個数の比率が1を超え、
フェライト粒径が5.0μm以上であり、
ビッカース硬さが100HV以上180HV以下である
ことを特徴とする被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板。
The component composition is in mass%,
C: 0.10 to 0.40%,
Si: 0.01 to 0.30%,
Mn: 0.30 to 1.00%,
P: 0.0001 to 0.020%,
S: 0.010 to 0.10%,
Al: 0.001 to 0.10%,
N: 0.0001 to 0.020%,
O: 0.0001 to 0.020%,
Ti: 0.0001 to 0.010%,
B: 0 to 0.0005%
Containing the balance Fe and unavoidable impurities,
For carbides with an area of more than 0.01 μm 2, the ratio of the number of carbide grain boundaries in the ferrite grain to the number of carbide grains in the ferrite grains exceeds 1,
Ferrite grain size is 5.0 μm or more,
A low carbon steel sheet excellent in machinability and wear resistance characteristics after quenching and tempering characterized in that Vickers hardness is 100 HV or more and 180 HV or less.
前記成分組成が、さらに、質量%で、
Cr:0.001〜0.50%、
Mo:0.001〜0.50%、
Nb:0.001〜0.10%、
V :0.001〜0.10%、
Cu:0.001〜0.10%、
W :0.001〜0.10%、
Ta:0.001〜0.10%、
Ni:0.001〜0.10%、
Sn:0.001〜0.050%、
Sb:0.001〜0.050%、
As:0.001〜0.050%、
Mg:0.0001〜0.050%、
Ca:0.001〜0.050%、
Y :0.001〜0.050%、
Zr:0.001〜0.050%、
La:0.001〜0.050%、
Ce:0.001〜0.050%の1種又は2種以上を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板。
The above-mentioned component composition is further in mass%,
Cr: 0.001 to 0.50%,
Mo: 0.001 to 0.50%,
Nb: 0.001 to 0.10%,
V: 0.001 to 0.10%,
Cu: 0.001 to 0.10%,
W: 0.001 to 0.10%,
Ta: 0.001 to 0.10%,
Ni: 0.001 to 0.10%,
Sn: 0.001 to 0.050%,
Sb: 0.001 to 0.050%,
As: 0.001 to 0.050%,
Mg: 0.0001 to 0.050%,
Ca: 0.001 to 0.050%,
Y: 0.001 to 0.050%,
Zr: 0.001 to 0.050%,
La: 0.001 to 0.050%,
The low carbon steel sheet having excellent machinability and wear resistance properties after quenching and tempering according to claim 1, characterized in that it contains one or more of Ce: 0.001 to 0.050%.
請求項1又は2に記載の被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板を製造する製造方法であって、
請求項1又は請求項2に記載の成分組成の鋼片を、直接、又は、一旦冷却後加熱して、熱間圧延に供し、650℃以上950℃以下の温度域で仕上げ熱延を完了し、400℃以上600℃以下で巻き取った熱延鋼板に、酸洗後、2つの温度域で保持する2段ステップ型の箱焼鈍を施す際、
(i-1)1段目の焼鈍において、熱延鋼板に、焼鈍温度まで30℃/時間以上150℃/時間以下の加熱速度で加熱し、650℃以上720℃以下の温度域に3時間以上60時間以下保持する焼鈍を施し、
(i-2)2段目の焼鈍において、熱延鋼板に、焼鈍温度まで1℃/時間以上80℃/時間以下の加熱速度で加熱し、725℃以上790℃以下の温度域に3時間以上50時間以下保持する焼鈍を施し、次いで、
(ii)焼鈍後の熱延鋼板を、650℃まで、冷却速度1℃/時間以上100℃/時間以下で冷却し、その後、室温まで冷却する
ことを特徴とする被切削性及び焼入れ焼戻し後の耐摩耗特性に優れる低炭素鋼板の製造方法。
It is a manufacturing method which manufactures the low carbon steel plate which is excellent in the machinability according to claim 1 or 2 and the wear resistance characteristic after hardening and tempering,
A steel piece having the component composition according to claim 1 or 2 is directly or temporarily cooled and then heated to be subjected to hot rolling, and finish hot rolling is completed in a temperature range of 650 ° C. or more and 950 ° C. or less When subjecting a hot-rolled steel plate wound at 400 ° C. or more and 600 ° C. or less to two-step box annealing in two temperature ranges after pickling,
(I-1) In the first stage annealing, the heat-rolled steel plate is heated to the annealing temperature at a heating rate of 30 ° C./hour or more and 150 ° C./hour or less, and in the temperature range of 650 ° C. or more and 720 ° C. or less for 3 hours or more Annealed to hold for less than 60 hours,
(I-2) In the second stage annealing, the heat-rolled steel plate is heated to the annealing temperature at a heating rate of 1 ° C./hour to 80 ° C./hour, and at a temperature range of 725 ° C. to 790 ° C. for 3 hours or more Apply annealing holding for less than 50 hours, then
(Ii) The hot-rolled steel sheet after annealing is cooled to 650 ° C. at a cooling rate of 1 ° C./hour or more and 100 ° C./hour or less, and then cooled to room temperature. The manufacturing method of the low carbon steel plate which is excellent in abrasion resistance characteristics.
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