表面硬化熱處理性優異的中碳鋼非調質線材及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種非調質線材，更為具體地，設及一種表面硬化熱處理性優異的中 碳鋼非調質線材及其制造方法。
【背景技術】
[0002] -般情況下，中碳鋼線材多用于冷加工，此時，為了提高中碳鋼線材的加工特性， 實施低溫退火熱處理或者球化熱處理等熱處理，在經過鍛造等加工后，實施用于賦予物理 性質的澤火和回火(quenching and tempering)熱處理。
[0003] 然而，對數字精度要求高的配件或者要求降低熱處理費用的情況下，主要使用省 略上述熱處理的非調質鋼。
[0004] 所述非調質鋼，在制造線材后不經過低溫退火熱處理和球化熱處理，而是可W直 接通過拉伸和直接冷鍛來制造產品。如上所述，為了在不經過熱處理的情況下制造產品，所 述非調質線材需具備高初性，目前已知的是，線材的細微組織尤其是鐵素體分數對初性產 生影響。
[0005] 另外，目前已知的提高非調質線材的初性的方法有，通過添加能夠固定Ti、Nb、V等 鐵素體晶界的碳化物和氮化物形成元素，并通過控制社制來阻止奧氏體晶粒的微細化和粗 大化，在奧氏體晶界形成鐵素體，通過鐵素體微細化來提高初性。
[0006] 然而，上述方法需控制好由Ti、Nb、V等形成的析出物，而且由于使用塊鐵(bloom) 等，需將加熱爐溫度升高至1200°CW上，因此存在企業的使用受限制的缺點。
[0007] 并且，作為經濟性好的高初性非調質鋼的制造方法有，在0.2重量％中碳鋼范圍內 利用包興格效應(Bauschinger effect)來形成鐵素體+珠光體層狀組織的方法。
[0008] 上述的層狀組織具有可使鋼的沖擊初性最大化W及利用普通碳鋼的優點，但是， 因層狀組織而材料本身具有方向性，因此具有使用受限制的缺點。
【發明內容】
[0009] (一)要解決的技術問題
[0010] 本發明的一個方面，其目的在于提供一種有效確保表面硬化熱處理性W提高非調 質線材的耐磨性的中碳鋼非調質線材及其制造方法。
[00川（二)技術方案
[0012] 本發明的一個方面，提供一種表面硬化熱處理性優異的中碳鋼非調質線材，所述 線材，W重量％計，包括:碳(C) :0.35~0.5%、娃(Si):0.001 ~0.6%、儘(Μη) :0.8~1.8%、 銘(吐）：0.05~0.2%、侶(A1 ):0.01 ~0.05%、儀(Ni):0.05~0.2%、憐(P) :0.01 ~0.03%、 硫(S) :0.06% W下、氮(N) :0.01 % W下、饑(V) :0.02~0.15%及鐵(Ti):0.005~0.03% 中 的一種W上元素，其余為由Fe及不可避免的雜質組成；細微組織由面積分數為20~35%的 鐵素體和其余的珠光體復合組織組成。
[0013] 本發明的另一個方面，提供一種表面硬化熱處理性優異的中碳鋼非調質線材的制 造方法，其包括W下步驟:準備滿足所述組成成分的鋼;將所述鋼在低于1050°C的溫度下加 熱處理150分鐘W下；將所述被加熱的鋼在780~800°C的溫度范圍內實施熱精社；W及，在 所述熱精社后，W0.5~3°C/s的冷卻速度進行冷卻。
[0014] (立巧益效果
[0015] 根據本發明，在沒有添加昂貴的元素的情況下，能夠提供一種不僅初性優異，而且 在表面硬化熱處理后能夠提高硬度而耐磨性優異的中碳鋼非調質線材。
【具體實施方式】
[0016] [實施發明的最優選方式]
[0017] -般情況下，為了提高非調質線材的初性而形成由鐵素體和珠光體的復合組織組 成的細微組織的同時實現所述鐵素體的細微化。運種復合組織因其具有層狀組織而具有沖 擊初性優異的物理性質，不過，在需要具備耐磨物理性質的地方，因低硬度而有可能導致部 件使用壽命縮短的問題。為克服運種問題，作為工序方法，采用一種通過對普通的鋼材進行 滲碳或氮化處理來提高硬度，或者通過局部的感應加熱來提高表面硬度，從而提高耐磨性 的方法。
[0018] 在本發明中，用于解決如上所述的材料上的問題的方案為，對上述的具有復合組 織的非調質線材進行表面硬化熱處理的同時在進行所述熱處理的過程中，通過提高熱處理 性來提高硬度，從而確保優異的耐磨性。
[0019] 為此，本發明人確認了當優化非調質線材的細微組織時，特別是在優化鐵素體晶 粒尺寸時，能夠大幅提高表面硬化熱處理性，獲得所要達到的優異的物理性質，并最終完成 了本發明。
[0020] 下面，對本發明進行詳細說明。
[0021] 本發明的一個方面的表面硬化熱處理性優異的中碳鋼非調質線材，W重量％計， 優選包括:碳(C) :0.35~0.5%、娃(Si):0.001 ~0.6%、儘(Μη) :0.8~1.8%、銘(Cr) :0.05 ~0.2%、侶（A1 ):0.01 ~0.05%、儀(Ni) :0.05~0.2%、憐（P) :0.01~0.03%、硫（S): 0.06% W下、氮(N) :0.01 % W下、饑(V) :0.02~0.15%及鐵(Ti):0.005~0.03% 中的一種 W上元素。
[0022] 下面，對本發明的中碳鋼非調質線材中將組成成分如上所述地限制的理由進行詳 細說明。在此，除非另有說明，成分元素的含量均W重量％表示。
[0023] C:0.35 ~0.5%
[0024] 在本發明中，當碳(C)的含量低于0.35%時，鐵素體轉變會過度，由于在表面硬化 熱處理時Ae3點高而鐵素體無法全部溶解，熱處理后部分殘留鐵素體相的可能性變高。如上 所述，若在熱處理后部分殘留鐵素體相，則會降低鋼的硬度，最終鋼的耐磨性低下，因此不 優選。因此，C的含量優選為0.35% W上。
[0025] 只是，當C的含量超過0.5 %時，鐵素體轉變不充分，而主要轉變為珠光體，因此難 W確保所要達到的沖擊初性。因此，優選地，在本發明中將C的含量控制在0.35~0.5%。
[0026] Si:0.001 ~0.6%
[0027] 娃(Si)是典型的置換型元素，對鋼的加工硬化量產生很大影響。尤其，在不經過軟 化熱處理工序，而是在拉伸后直接進行冷鐵的非調質鋼中，所述Si的含量增加會導致加工 硬化增加，引發模具壽命的惡化。因此，優選地，將所述Si的含量控制在低含量，如果所述Si 的含量超過0.6%，則鋼的硬化量增加而導致柔軟性下降，最終導致沖擊初性下降。
[0028]因此，優選地，在本發明中將Si的含量控制在0.6% W下，只是考慮到鋼的制造工 序，可包括0.001%?上的Si。
[00 巧]Mn:0.8 ~1.8%
[0030] 儘(Μη)是在基體組織內形成置換型固溶體，并降低A1溫度來使珠光體層之間的間 隙微細化的元素。
[0031] 為了得到上述效果，優選包括0.8% W上的Μη，然而，當Μη的含量超過1.8%時，存 在發生基于儘偏析的組織不均勻的可能性增大的問題。如上所述，當組織變得不均勻時，進 行冷卻時根據冷卻速度的偏差形成部分的貝氏體組織的可能性很高，因此，在之后進行鋼 加工時有可能發生內部龜裂。即，儘偏析因相比其他元素擴散系數相對低，因此助長偏析 區，并由此而提高的可硬性會成為形成中屯、部位馬氏體組織(core martensite)的主要原 因。
[0032] 另外，當所述Μη的含量低于0.8%時，雖然儘偏析對于偏析區的影響相對小，但是， 由于珠光體層之間的間隙變粗大而可能對非調質線材的沖擊初性產生不利影響。
[003引因此，優選地，在本發明中將Μη含量控制在0.8~1.8%。
[0034] Cr :0.05 ~0.2 %
[0035] 銘(Cr)是提高鋼的澤火性的重要元素，尤其，在本發明中，進行表面硬化熱處理 時，不僅對確保澤火性上有用，而且還起到通過對碳化物進行細微化來順利溶解鐵素體的 作用。
[0036] 為了獲得上述效果，Cr的含量優選為0.05% W上，只是，當化的含量超過0.2%時， 由于鋼的澤火性過度增加，有可能形成低溫組織，因此不優選。
[0037] 因此，優選地，在本發明中將Cr含量控制在0.05~0.2%。
[00