[发明专利]钢

说明书

本发明的一技术方案涉及的钢，化学成分以质量％为单位含有C：0.15～0.40％、Mn：0.10～1.50％、S：0.002～0.020％、Ti：0.005～0.050％、B：0.0005～0.0050％、Bi：0.0010～0.0100％、P：0.020％以下、N：0.0100％以下、Si：0％以上且小于0.30％、Cr：0～1.50％、Al：0～0.050％、Mo：0～0.20％、Cu：0～0.20％、Ni：0～0.20％、和Nb：0～0.030％，余量包含Fe和杂质。

技术领域

本发明涉及钢。

背景技术

冷锻(包括滚压成形)与热锻相比，能够使制品的表皮以及尺寸精度等良好，进而成品率也良好，因此被广泛应用作为螺栓之类的比较小型的机械部件的制造方法。在通过冷锻来制造机械部件的情况下，使用例如JIS G 4051、JIS G 4052、JIS G 4104、JIS G4105、JIS G 4106等所规定的中碳的机械结构用碳钢、合金钢作为原料，经过例如如线材热轧制－退火(或者球化退火)－拉丝－冷锻－淬火和回火那样的制造工序来制成最终制品的情况较多。上述的通常的制造工序的特点是在冷锻前附加了退火或者球化退火的工序。在冷锻之前附加退火或者球化退火的原因是因为存在以下的制造上的问题：中碳的碳钢和合金钢在热轧态(即，在热轧后不进行热处理而空冷了的情况)下，轧制材料的硬度高，冷锻时的模具的损耗显著，因此制造成本高；在热轧态下，原料的延展性不足，在冷锻时容易产生裂纹，因此成品率降低；等等。

可是，由于退火花费极大的成本，因此为了降低部件的制造成本，需要开发能够省略退火工序的钢材。根据这样的要求，曾开发了在钢材中添加有微量的B的所谓的螺栓用的硼钢(例如专利文献1和专利文献3)。硼钢的特点是：通过降低钢材的碳含量以及Cr、Mo等合金元素的添加量，在降低热轧态的线材的硬度的同时提高延展性，由此不需要退火，并且利用由不增加轧制材料硬度的微量B添加带来的可淬性提高的效果来补偿由合金元素的添加量的降低引起的可淬性的降低。

为了体现出由微量B添加带来的可淬性提高的效果，需要B在奥氏体中处于固溶状态。另一方面，在钢中存在固溶状态的氮的情况下，会生成BN，固溶B(固溶于钢中的B)的量减少，由此B具有的提高可淬性的效果丧失。因此，一般进行下述工作：在硼钢中，通过添加与N具有强的亲合力的Ti来预先将钢中的N作为TiN固定，抑制BN的生成。例如，在专利文献4中记载了通过使Ti/N(质量％比)为4以上来抑制BN的析出。在原理上，如果使Ti/N为3.42以上，则能够抑制BN的析出。

可是，如上所述的通常的硼钢，与以往钢相比，在淬火加热时一部分奥氏体晶粒容易产生异常粒长大而粗大化，即，容易产生所谓的粗大晶粒。产生了粗大晶粒的部件，会产生由淬火时产生的热处理应变变大所引起的尺寸精度的劣化、以及冲击值、疲劳强度和延迟断裂特性等部件特性的降低。因此，在特别是抗拉强度为800MPa以上的高强度螺栓中，防止粗大晶粒产生是实用上的大课题。为了抑制这样的异常粒长大所致的粗大晶粒的产生，为了将奥氏体晶粒的晶界钉扎，使组织中数量较多地分散钉扎粒子(析出物等)，即，使微细的粒子大量地分散是有效的。

在硼钢中容易产生粗大晶粒的原因主要是以下两点。

(1)在将硼钢作为部件材料的情况下，由于硼钢的冷锻后的退火工序被省略，因此硼钢将从冷加工组织直接被加热至奥氏体区域。在该情况下，由于因冷加工的影响而产生奥氏体晶粒的过度的微细化、和晶体粒径的部分性的不均匀，因此成为一部分晶粒容易产生异常粒长大的状态。

(2)在上述的硼钢中，通过Ti的添加，钢中的N作为TiN被固定，因此没有生成在以往的碳钢和合金钢中作为钉扎粒子而有效地作用的AlN，并且，TiN与AlN相比较粗大，因此不能够微细地分散，难以确保为防止粗大晶粒所需要的钉扎粒子的数量。

由于退火工序省略，因此上述(1)的主要因素不可避免，因此，为了改善(2)的主要因素，在硼钢中怎样地确保钉扎粒子的数量成为防止粗大晶粒产生的要点。