表面硬化热处理性优异的中碳钢非调质线材及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种非调质线材，更为具体地，设及一种表面硬化热处理性优异的中 碳钢非调质线材及其制造方法。
【背景技术】
[0002] -般情况下，中碳钢线材多用于冷加工，此时，为了提高中碳钢线材的加工特性， 实施低溫退火热处理或者球化热处理等热处理，在经过锻造等加工后，实施用于赋予物理 性质的泽火和回火(quenching and tempering)热处理。
[0003] 然而，对数字精度要求高的配件或者要求降低热处理费用的情况下，主要使用省 略上述热处理的非调质钢。
[0004] 所述非调质钢，在制造线材后不经过低溫退火热处理和球化热处理，而是可W直 接通过拉伸和直接冷锻来制造产品。如上所述，为了在不经过热处理的情况下制造产品，所 述非调质线材需具备高初性，目前已知的是，线材的细微组织尤其是铁素体分数对初性产 生影响。
[0005] 另外，目前已知的提高非调质线材的初性的方法有，通过添加能够固定Ti、Nb、V等 铁素体晶界的碳化物和氮化物形成元素，并通过控制社制来阻止奥氏体晶粒的微细化和粗 大化，在奥氏体晶界形成铁素体，通过铁素体微细化来提高初性。
[0006] 然而，上述方法需控制好由Ti、Nb、V等形成的析出物，而且由于使用块铁(bloom) 等，需将加热炉溫度升高至1200°CW上，因此存在企业的使用受限制的缺点。
[0007] 并且，作为经济性好的高初性非调质钢的制造方法有，在0.2重量％中碳钢范围内 利用包兴格效应(Bauschinger effect)来形成铁素体+珠光体层状组织的方法。
[0008] 上述的层状组织具有可使钢的冲击初性最大化W及利用普通碳钢的优点，但是， 因层状组织而材料本身具有方向性，因此具有使用受限制的缺点。
【发明内容】
[0009] (一)要解决的技术问题
[0010] 本发明的一个方面，其目的在于提供一种有效确保表面硬化热处理性W提高非调 质线材的耐磨性的中碳钢非调质线材及其制造方法。
[00川（二)技术方案
[0012] 本发明的一个方面，提供一种表面硬化热处理性优异的中碳钢非调质线材，所述 线材，W重量％计，包括:碳(C) :0.35~0.5%、娃(Si):0.001 ~0.6%、儘(Μη) :0.8~1.8%、 铭(吐）：0.05~0.2%、侣(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、饥(V) :0.02~0.15%及铁(Ti):0.005~0.03% 中 的一种W上元素，其余为由Fe及不可避免的杂质组成；细微组织由面积分数为20~35%的 铁素体和其余的珠光体复合组织组成。
[0013] 本发明的另一个方面，提供一种表面硬化热处理性优异的中碳钢非调质线材的制 造方法，其包括W下步骤:准备满足所述组成成分的钢;将所述钢在低于1050°C的溫度下加 热处理150分钟W下；将所述被加热的钢在780~800°C的溫度范围内实施热精社；W及，在 所述热精社后，W0.5~3°C/s的冷却速度进行冷却。
[0014] (立巧益效果
[0015] 根据本发明，在没有添加昂贵的元素的情况下，能够提供一种不仅初性优异，而且 在表面硬化热处理后能够提高硬度而耐磨性优异的中碳钢非调质线材。
【具体实施方式】
[0016] [实施发明的最优选方式]
[0017] -般情况下，为了提高非调质线材的初性而形成由铁素体和珠光体的复合组织组 成的细微组织的同时实现所述铁素体的细微化。运种复合组织因其具有层状组织而具有冲 击初性优异的物理性质，不过，在需要具备耐磨物理性质的地方，因低硬度而有可能导致部 件使用寿命缩短的问题。为克服运种问题，作为工序方法，采用一种通过对普通的钢材进行 渗碳或氮化处理来提高硬度，或者通过局部的感应加热来提高表面硬度，从而提高耐磨性 的方法。
[0018] 在本发明中，用于解决如上所述的材料上的问题的方案为，对上述的具有复合组 织的非调质线材进行表面硬化热处理的同时在进行所述热处理的过程中，通过提高热处理 性来提高硬度，从而确保优异的耐磨性。
[0019] 为此，本发明人确认了当优化非调质线材的细微组织时，特别是在优化铁素体晶 粒尺寸时，能够大幅提高表面硬化热处理性，获得所要达到的优异的物理性质，并最终完成 了本发明。
[0020] 下面，对本发明进行详细说明。
[0021] 本发明的一个方面的表面硬化热处理性优异的中碳钢非调质线材，W重量％计， 优选包括:碳(C) :0.35~0.5%、娃(Si):0.001 ~0.6%、儘(Μη) :0.8~1.8%、铭(Cr) :0.05 ~0.2%、侣（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、饥(V) :0.02~0.15%及铁(Ti):0.005~0.03% 中的一种 W上元素。
[0022] 下面，对本发明的中碳钢非调质线材中将组成成分如上所述地限制的理由进行详 细说明。在此，除非另有说明，成分元素的含量均W重量％表示。
[0023] C:0.35 ~0.5%
[0024] 在本发明中，当碳(C)的含量低于0.35%时，铁素体转变会过度，由于在表面硬化 热处理时Ae3点高而铁素体无法全部溶解，热处理后部分残留铁素体相的可能性变高。如上 所述，若在热处理后部分残留铁素体相，则会降低钢的硬度，最终钢的耐磨性低下，因此不 优选。因此，C的含量优选为0.35% W上。
[0025] 只是，当C的含量超过0.5 %时，铁素体转变不充分，而主要转变为珠光体，因此难 W确保所要达到的冲击初性。因此，优选地，在本发明中将C的含量控制在0.35~0.5%。
[0026] Si:0.001 ~0.6%
[0027] 娃(Si)是典型的置换型元素，对钢的加工硬化量产生很大影响。尤其，在不经过软 化热处理工序，而是在拉伸后直接进行冷鐵的非调质钢中，所述Si的含量增加会导致加工 硬化增加，引发模具寿命的恶化。因此，优选地，将所述Si的含量控制在低含量，如果所述Si 的含量超过0.6%，则钢的硬化量增加而导致柔软性下降，最终导致冲击初性下降。
[0028]因此，优选地，在本发明中将Si的含量控制在0.6% W下，只是考虑到钢的制造工 序，可包括0.001%?上的Si。
[00 巧]Mn:0.8 ~1.8%
[0030] 儘(Μη)是在基体组织内形成置换型固溶体，并降低A1溫度来使珠光体层之间的间 隙微细化的元素。
[0031] 为了得到上述效果，优选包括0.8% W上的Μη，然而，当Μη的含量超过1.8%时，存 在发生基于儘偏析的组织不均匀的可能性增大的问题。如上所述，当组织变得不均匀时，进 行冷却时根据冷却速度的偏差形成部分的贝氏体组织的可能性很高，因此，在之后进行钢 加工时有可能发生内部龟裂。即，儘偏析因相比其他元素扩散系数相对低，因此助长偏析 区，并由此而提高的可硬性会成为形成中屯、部位马氏体组织(core martensite)的主要原 因。
[0032] 另外，当所述Μη的含量低于0.8%时，虽然儘偏析对于偏析区的影响相对小，但是， 由于珠光体层之间的间隙变粗大而可能对非调质线材的冲击初性产生不利影响。
[003引因此，优选地，在本发明中将Μη含量控制在0.8~1.8%。
[0034] Cr :0.05 ~0.2 %
[0035] 铭(Cr)是提高钢的泽火性的重要元素，尤其，在本发明中，进行表面硬化热处理 时，不仅对确保泽火性上有用，而且还起到通过对碳化物进行细微化来顺利溶解铁素体的 作用。
[0036] 为了获得上述效果，Cr的含量优选为0.05% W上，只是，当化的含量超过0.2%时， 由于钢的泽火性过度增加，有可能形成低溫组织，因此不优选。
[0037] 因此，优选地，在本发明中将Cr含量控制在0.05~0.2%。
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