[发明专利]冷加工用机械结构用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车用零件，建筑机械用零件等的各种零件的制造所使用的冷加工用机械结构用钢，特别是涉及球状化退火后的变形阻力低的、具有冷加工性优异的特性的钢材，和用于制造这样的冷加工用机械结构用钢有用的方法。具体来说，就是以通过冷锻、冷镦、冷滚轧等的冷加工而制造的汽车用零件、建筑机械用零件等的各种零件，例如，以螺栓、螺钉、螺帽、插座、球窝接头、内管、扭力杆、离合器外壳、轴承保持架、机架、轮毂、盖子、壳体、底座(受座金)、推杆、轴鞍、块体、内壳、离合器、套筒、外座圈、扣链齿、铁芯、定子、砧座、十字叉、摇臂、底盘、凸缘、鼓、联轴管、连接器、滑轮、金属零件、轭、配帽、气门挺杆、火花塞、小齿轮、转向轴、共轨等的机械零件、传送零件等所使用的高强度机械构造用线材和棒钢为对象，在制造上述的各种机械构造用零件时，室温和加工放热区域的变形阻力低，并且金属模具和原材的裂纹得到抑制，从而能够发挥出优异的冷加工性。

背景技术

在制造汽车用零件、建筑机械用零件等的各种零件时，出于赋予冷加工性的目的，会对于碳钢、合金钢等的热轧材实施球状化退火处理之后再进行冷加工，其后通过实施切削加工等而成形为规定的形状后，进行淬火回火处理，进行最终的强度调整。

近年来，零件形状有复杂化、大型化的倾向，随之而来的是在冷加工工序中，提出了使钢材更软质化，以防止钢材的裂纹和使金属模具寿命提高这样的要求。为了使钢材更软质化，可以通过更长时间的球状化退火处理来达成软质化，但另一方面，从节能的观点出发，就存在热处理时间过长的问题。

至今为止，也提出了几个缩短球状化退火时间，或省略球状化退火时间，仍可得到与通常的球状化退火处理材同等的软质化的方法。作为这样的技术，在例如专利文献1中公开有一种技术，其是通过规定先共析铁素体和珠光体组织，使其平均粒径为6～15μm，并且规定铁素体体积率，从而迅速地进行球状化退火处理，并使冷锻性并立。但是，如果使组织微细，虽然可实现球状化退火处理时间的缩短化，但是进行通常的球状化退火处理(10～30小时左右的退火处理)时，原材的软质化并不充分。

另一方面，在专利文献2中公开有一种技术，其除了规定先共析铁素体的体积率以外，还分别规定珠光体组织和贝氏体组织的体积率，由此可以缩短退火时间。但是，在这一技术中，虽然可达成迅速球状化，但关于软质化仍不充分，并成为贝氏体和珠光体的混合组织的结果是，球状化退火后的硬度有可能产生偏差。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2000－119809号公报

专利文献2：日本国特开2009－275252号公报

发明内容

本发明在这种状况下形成，其目的在于，提供一种即使在实施通常的球状化退火时，也能够由球状化退火实现软质化，并且也能够减少硬度的偏差这样的冷加工用机械结构用钢，和用于制造这样的冷加工用机械结构用钢的有用的方法。

能够达成上述目的的所谓本发明的冷加工用机械结构用钢，具有以下几点要旨：分别含有C：0.3～0.6％(质量％的意思。以下，关于化学成分组成均同。)、Si：0.005～0.5％、Mn：0.2～1.5％、P：0.03％以下(不含0％)、S：0.03％以下(不含0％)、Al：0.01～0.1％和N：0.015％以下(不含0％)，余量由铁和不可避免的杂质构成，钢的金属组织为，具有珠光体和先共析铁素体，珠光体和先共析铁素体相对于全部组织的合计面积率为90面积％以上，先共析铁素体的面积率A在与下述(1)式所表示的Ae值的关系中满足A＞Ae，并且相邻的2个晶粒的取向差比15°大的大角度晶界所包围的bcc－Fe晶粒的平均当量圆直径为15～35μm，并且以所述bcc－Fe晶粒的当量圆直径计，最大的粒径和第二大的粒径的平均值在50μm以下。还有，所述所谓“当量圆直径”，是将取向差比15°大的大角度晶界所包围的bcc－Fe晶粒换算成相同面积的圆时的直径(当量圆直径)，“平均当量圆直径”是其平均值。另外，以下为了说明的方便，以bcc－Fe晶粒的当量圆直径计，将最大的粒径和第二大的粒径的平均值称为“粗大部分粒径”。

Ae＝(0.8－Ceq₁)×96.75…(1)

其中，Ceq₁＝[C]+0.1×[Si]+0.06×[Mn]，[C]、[Si]和[Mn]分别表示C、Si和Mn的含量(质量％)。