转向齿杆用轧制圆钢材和转向齿杆的制作方法_4

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却速度小于0. 5°C /s时,在垂直于乳制方向的截面, 中心部的层状珠光体的面积率和球状渗碳体的个数之中的1个以上有时偏离前述项"2.显 微组织"记述的条件。另一方面,若表面的冷却速度超过200°C /s,则存在未相变的奥氏体 会相变为马氏体、贝氏体之类的硬质相的情况。
[0132] 以下,通过实施例更详细地说明本发明。
[0133] 实施例
[0134] (实施例1)
[0135] 准备由具有表1所示化学组成的钢A~W形成的方坯(160mm见方且长度为IOm)。
[0136] [表 1]
[0137]
[0138] 通过具备冷却设备的全连续式热乳生产线按照表2中试验编号1~31所示的条 件将前述的方坯乳制成直径34_的棒钢。具体而言,用粗乳机组加工至直径60_、并且用 中乳机组加工至直径50mm之后,用精乳机组加工成直径34mm的棒钢,进行"总截面收缩率: Rd"为96. 4 %的热乳。
[0139] 用粗乳机组和中乳机组将160mm见方的方坯加工至直径50mm时的累积截面收缩 率为92. 3%。另外,将出自粗乳机组的直径60_的被乳材用中乳机组和精乳机组加工成直 径34mm的棒钢时的累积截面收缩率为67. 9%。将160mm见方的方坯用粗乳机组、中乳机组 和精乳机组加工成直径34_的棒钢时的累积截面收缩率即总截面收缩率为96. 4%。
[0140] ?粗乳机组:由8台乳机构成;
[0141] ?中乳机组:由4台乳机构成;
[0142] ?精乳机组:由4台乳机构成;
[0143] ?冷却带:设置在粗乳机组的第8台乳机与中乳机组的第1台乳机之间、以及中乳 机组的第4台乳机与精乳机组的第1台乳机之间。
[0144] 需要说明的是,使用辐射温度计测定乳制时的被乳材的表面温度以及连续乳制结 束后的冷却过程中的被乳材的表面温度,并且测定中间的冷却工序后至紧接其后的乳制工 序开始时为止的时间At'。
[0145] 连续乳制结束后、即利用精乳机组的第4台乳机的乳制结束之后,在大气中放冷、 或通过风冷等使冷却介质变化来控制冷却速度,最终冷却至500°C。另外,之后的冷却在大 气中放冷。
[0146] 表2中,将粗乳机组、中乳机组和精乳机组分别表述为"粗组"、"中间组"和"精组"。
[0147] 需要说明的是,表2中记载的粗组、中间组和精组栏中的"入口温度"和"出口温 度"分别表示使用辐射温度计测定的被乳材即将进入粗组、中间组和精组之前以及被乳材 刚从粗组、中间组和精组出去之后的时刻的被乳材的表面温度,乳制后截至500°C的冷却速 度由使用辐射温度计测定的上述被乳材的表面温度和截至500°C的冷却时间而求出。
[0148] 需要说明的是,关于试验编号1~31,中间的冷却工序后至紧接其后的乳制工序 开始时为止的时间At'在所有情况中均为8秒以下。
[0149] [表 2]
[0150]
[0151] 对于如上所述地得到的各棒钢,按照下面所示的方法调查显微组织、拉伸特性、冲 击特性和切削性。
[0152] 从直径34mm的各棒钢中切取长度为20mm的试验片,将这些试验片的垂直于乳制 方向的截面以及穿过中心线并平行于乳制方向的截面分别作为检测面地埋入树脂中,进行 镜面研磨。
[0153] 对于垂直于乳制方向的截面,首先,用3%硝酸乙醇(硝酸乙醇腐蚀液)进行腐蚀 而使显微组织显露,用扫描电子显微镜(以下,称为"SEM")观察,进行相的识别,并且调查 铁素体的平均粒径和层状珠光体的面积率。
[0154] 具体而言,关于自表面至半径的1/2位置的区域的显微组织,对于表面起算Imm的 位置、表面起算4. 25mm的位置(R/4位置)和表面起算8. 5mm的位置(R/2位置)的共计3 个位置的组织,以倍率2000倍用SEM对每个位置在圆周方向每90°的共计4个视场且总计 12个视场进行观察,进行构成显微组织的相的识别,并且使用其拍摄图像通过图像分析软 件求出铁素体的平均粒径和层状珠光体的面积率。同样地,关于中心部的显微组织,对于表 面起算12. 75_的位置(3R/4位置)和中心位置的共计2个位置的组织,以倍率2000倍用 SEM对3R/4位置在圆周方向每90°的4个视场、对中心位置的1个视场的总计5个视场进 行观察,进行构成显微组织的相的识别,并且使用其拍摄图像通过图像分析软件求出铁素 体的平均粒径和层状珠光体的面积率。
[0155] 接着,将上述已用硝酸乙醇腐蚀液腐蚀的试样再次镜面研磨之后,用苦味酸乙醇 (苦味醇液)进行腐蚀,用SEM进行观察,分别对于自表面至半径的1/2位置的区域和中心 部调查每Imm 2面积的球状渗碳体的个数。即,关于自表面至半径的1/2位置的区域,对于上 述的表面起算Imm的位置、R/4位置和R/2位置的共计3个位置的组织,以倍率5000倍用 SEM对每个位置在圆周方向每90°的共计4个视场且总计12个视场进行观察,使用其拍摄 图像通过图像分析软件逐个测定各渗碳体的长径L和短径W,计数L/W为2. 0以下的渗碳 体、即球状渗碳体的个数,最终算出每Imm2面积的球状渗碳体的个数(个/mm2)。同样地,关 于中心部,对于上述的3R/4位置和中心位置的共计2个位置的组织,以倍率5000倍用SEM 对3R/4位置在圆周方向每90°的共计4个视场、对中心位置的1个视场的总计5个视场进 行观察,使用其拍摄图像通过图像分析软件而算出每Imm 2面积的球状渗碳体的个数。
[0156] 另一方面,对于穿过中心线并平行于乳制方向的截面,镜面研磨后,进一步进行电 解研磨,通过电子背散射花样法(以下,称为"EBSD")进行观察。
[0157] 具体而言,关于自表面至半径的1/2位置的区域的显微组织,对于上述的表面起 算Imm的位置、R/4位置和R/2位置的共计3个位置的组织,用EBSD进行观察,测定铁素体 的取向,以15°以上的取向差作为晶界进行图像分析,由此求出铁素体的平均长径比。
[0158] 对于拉伸特性,以直径34mm的各棒钢的R/4位置为试验片的中心轴的方式采集 JIS Z 2241(2011)所规定的14A号试验片(其中,平行部直径:4mm),将标距设为20mm,在 室温下实施拉伸试验,求出拉伸强度(MPa)。
[0159] 对于冲击特性,如图1示意性所示,以缺口的方向为表面、直径34mm的各棒钢的 R/4位置恰好为缺口底位置的方式采集已述的V型缺口夏比冲击试验片,25°C下实施夏比 冲击试验,求出冲击值(J/cm 2)。
[0160] 对于切削性,将直径34mm的各棒钢切断为长度170mm之后,使用直径8. Omm的枪 钻,测定按照下述条件以垂直于乳制方向的截面的中心为基准沿乳制方向进行深孔加工至 深度150_时的转矩,从而评价切削阻力。
[0161] ?转速:2300rpm;
[0162] ?进给量:0? 05mm/rev ;以及
[0163] ?给油压力:5MPa。
[0164] 需要说明的是,母材韧性的目标是冲击值为120J/cm2以上。另外,切削性的目标 设为上述转矩为300N ? cm以下。
[0165] 表3显示上述的各调查结果。需要说明的是,表3的"评价"栏中的标记"〇"是 指同时满足冲击特性和切削性的目标,而标记" X "是指上述的目标之中的至少一者未能实 现。
[0166] [表 3]
[0167]
[0168] 由表3可知,满足本发明所规定的化学组成和显微组织的条件的试验编号1~17 的棒钢的情况下,其评价为"〇",不进行调质处理也具有目标特性(使用V型缺口夏比冲击 试验片的夏比冲击试验中的试验温度25°C下的冲击值为120J/cm2以上这一优异的母材韧 性以及利用枪钻进行深孔加工时的转矩为300N ? cm以下这一优异的切削性)。
[0169] 与此相对,可知偏离本发明所规定的化学组成和显微组织的条件中的至少任一者 的试验编号18~31的棒钢的情况下,其评价为" X ",得不到目标特性,不能省略调质处理。
[0170] 即,试验编号18的情况下,所用的钢R的C含量高达0. 58 %、大于本发明所规定的 值。因此,V型缺口夏比冲击值低至100J/cm2。
[0171] 试验编号19的情况下,所用的钢S的Si含量高达1. 21%、大于本发明所规定的 值。因此,利用枪钻进行深孔加工时的转矩高达360N ? cm。
[0172] 试验编号20的情况下,所用的钢T的Mn含量高达2. 20%、大于本发明所规定的 值。因此,利用枪钻进行深孔加工时的转矩高达355N ? cm。
[0173] 试验编号21的情况下,所用的钢U的P含量高达0. 052%、大于本发明所规定的 值。因此,V型缺口夏比冲击值低至95J/cm2。
[0174] 试验编号22的情况下,所用的钢V的S含量低至0.003%、小于本发明所规定 的值。因此,V型缺口夏比冲击值低至llOJ/cm 2,利用枪钻进行深孔加工时的转矩高达 420N ? cm。
[0175] 试验编号23的情况下,所用的钢W的Cr含量高达2. 18%、大于本发明所规定的 值。因此,利用枪钻进行深孔加工时的转矩高达450N ? cm。
[0176] 试验编号24~28的情况下,虽然所用的钢E的化学组成满足本发明所规定的条 件,但显微组织偏离本发明所规定的范围。因此,冲击特性和切削性之中至少一者未达到目 标。
[0177] 具体而言,试验编号24的情况下,在垂直于乳制方向的截面,自表面至半径的1/2 位置的区域的铁素体的平均粒径为13. 3 ym、偏离本发明所规定的范围。因此,V型缺口夏 比冲击值低至ll〇J/cm2。
[0178] 试验编号25的情况下,垂直于乳制方向的截面中的自表面至半径的1/2位置的 区域的铁素体的平均粒径、层状珠光体的面积率和球状渗碳体的个数以及穿过中心线并平 行于乳制方向的截面中的自表面至半径的1/2位置的区域的铁素体的平均长径比分别为 11. 5 ym、35. 5
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