JPS6167775A - 冷間鍛造用棒鋼線材 - Google Patents

冷間鍛造用棒鋼線材

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JPS6167775A
JPS6167775A JP19005784A JP19005784A JPS6167775A JP S6167775 A JPS6167775 A JP S6167775A JP 19005784 A JP19005784 A JP 19005784A JP 19005784 A JP19005784 A JP 19005784A JP S6167775 A JPS6167775 A JP S6167775A
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steel
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Heiji Hagita
萩田 兵治
Chuzo Sudo
須藤 忠三
Shigeo Obara
小原 重男
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/07Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
    • C23C22/08Orthophosphates
    • C23C22/22Orthophosphates containing alkaline earth metal cations

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 この発明はねじ類その他各種部品を冷間鍛造にて製造す
る場合に用いられる冷間鍛造用棒鋼線材′に係り、特に
耐ひずみ時効性および冷間鍛造潤滑性(以下「冷鍛性」
と略称する)にすぐれ、冷間鍛造において予成形後の中
間焼鈍の省略を可能ならしめる棒鋼線材に関するもので
ある。
従来技術とその問題点 冷間鍛造用の棒鋼線材は、熱間圧延後脱スケール、潤滑
処理を経て冷間で伸線加工が施されたのち、最終成品に
加工される。このよう々加工が施される冷間鍛造用棒鋼
線材としては、従来よりリムド鋼、低中炭素アルミギル
ド鋼棒鋼線材が実用に供されている。
しかるに、一般リムド鋼、一般低中炭素鋼の冷間鍛造に
おいては、加工中に100〜200℃程度まで温度がと
外し、青熱脆性の温度域で冷間鍛造されるため冷間鍛造
中に時効硬化して、工具寿命が著しく低下する。そのた
め従来は予成形後、中間焼鈍を実施し、その後再度脱ス
ケール、2次潤滑処理を施して本成形を行なっている。
発  明  の  目  的 この発明は従来の前記実情に鑑みてなされたものであり
、耐ひずみ時効性にすぐれかつD/Do >2.0(D
:製品径、Do:ワイヤー径)の製品の冷間鍛造におい
て予成形後の中間焼鈍および2次潤滑処理が省略可能と
なる冷間鍛造用棒鋼線材を提供するととを目的とするも
のである。
発  明  の  構  成 この発明に係る冷間鍛造用棒鋼線材は、C0,45%以
下、SiO,35%以下、Mn 0.20〜2.00%
、P Q。
040%以下、30.025%以下、sot、N0.o
 s o〜0゜090%、N60p¥1m以下を含有し
、かツSol 、kl/N=15以上で残部Feおよび
不可避的不純物からなる素材を用い、熱間圧延後冷却途
中または冷却後200〜500℃の過時効処理を施し、
下記式により算出される時効硬化率が5%以下となるよ
うにした圧延材を脱スケールし、ついでリン酸亜鉛カル
シウム溶液(Ca/Zn = 0.1〜1.0)にて潤
滑下地処理し、続いてステアリン酸ナトリウムを主体と
した潤滑剤(反応型石けん)にて潤滑処理した後伸線し
、伸線材の表面にはリン酸亜鉛カルシウム付着量≧5f
/lrl、反応層(ステアリン酸亜鉛)付着量≧1f/
d、湯溶石けん付着量≧211/rr?の潤滑皮膜を有
し、D/D0> 2.0 (D :製品径、Do:伸線
材径)の製品の冷間鍛造において予成形後の中間焼鈍の
省略を可能ならしめることを特徴とするものであ、る。
ただし、T、S :伸線後時効処理材の引張強さくKg
/W ) T、S :伸線のままの引張強さく 即/−) ここで、この発明の対象鋼を限定した理由について説明
する。
この発明の対象鋼における成分系としては、圧延のまま
で実用的に冷間鍛造が可能である線材の引張強さが90
 K9/Wdであることが要求され、との引張強さに見
合う成分系を前提として、C,St。
■、Sol、fihl 、 Nの組成範囲を前記のごと
く定めた理由は次のとおりである。
Cはとの発明鋼材では0.45%以上にすると圧縮率7
5%で加工割れを生じるので上限を0.45%とした。
まだ下限についてはC量が少々いほど時効性がよくなる
ので、特に限定しない。
Stは時効性には影響しないが、脱酸あるいは強度調整
用に添加される程度なので上限値を0.35%としだ。
0.35%を超えて含有せしめると冷間鍛造加工性が劣
化するので好ましくなり0 胤はS−iに基づく熱間圧延時の割れ防止および棒鋼線
材の強度調整用に用いられるものが2.0%を超える必
要性はなく、壕だ下限としてはSによる割れ防止のため
最低0.2%が必要である。
SataAJは0.03%以下ではNの固定に不足であ
り、また0、09%を超えると介在物が多くなるので0
.03〜0.09%の範囲に設定した。
Nは806Mの値の上限が0.09%であるのでSat
Al/N 〉1 ’5でか−)N(1)上限を60pp
mとしだ。
なお、時効硬化率(5%以下)は前記成分からなる素材
を熱間圧延後、冷却途中または冷却後別〜500℃の過
時効処理を施すことにより得ることができる。すなわち
、時効処理温度についてはCの拡散が200℃以下では
悪いため析出が十分に行なわれず、また500℃を超え
るとCの固溶度が大きいためやはり析出が不十分となる
。従って時効処理温度は200〜500℃の温度範囲が
好ましい。
一方、冷間鍛造中の温度は100〜200℃で、棒鋼線
材の時効処理温度よりも低いので冷間鍛造中に時効処理
の効果が失なわれることはない。
すなわち、との発明ではSat 、A/含有量を0.0
3〜0.09%とし、Sat 、N/N上15とするこ
とで、NをAtNとして固定した後Cを冷却途中または
冷却後200〜500℃の時効処理により炭化物として
析出させ固定することによってC,Nによる時効硬化を
抑止1〜たものである。このことは第1図に示すSOム
Aj’ /Nと時効硬化率の関係および第2図に示す線
材の過時効処理温度と時効硬化率の関係より明らかであ
る。
なお、第1図における時効条件は80℃X1hrで、A
け過時効処理(300℃X l hr )、Bは・過時
効処理なしの場合の時効硬化率を示したものである。ま
た第2図めイはC0,06%、SiO,05%、Mn0
.30%、Sol、fi−1/N = 12.8、口は
C0,06%、SIo。
05%、Mn Q、3 Q%、SOl、Al/N = 
31.4、ハはC0,23%、SiQ、25%、Mn 
1.5%、Sol 、fiJ/N = 20.3の線材
の時効硬化率であり、いずれも時効条件80℃×l h
rの場合の結果である。
またこの発明では、伸線後の表面にリン酸亜鉛カルシウ
ム付着量≧59/rl、反応層付着量≧1f/m−湯溶
石けん付着量≧2(1/rr?の潤滑皮膜を形成するこ
とを特徴とするが、それは下記の理由による。
まず、リン酸亜鉛カルシウム皮膜は耐熱性にすぐれ、伸
線により皮膜に亀裂が入ることがないという特徴を有す
る。リン酸亜鉛カルシウム付着量≧517rl、反応層
(ステアリン酸亜鉛)付着量≧1 firl、湯溶石け
ん付着量≧2 firlとしたのは、いずれも冷間鍛造
時の潤滑性能を考慮したものであり、リン酸亜鉛カルシ
ウム付着量≧59/dは従来のリン酸亜鉛付着量≧79
/d(文献等でも7f〃以上と紹介されている)に比べ
るとやや少ないが、これはリン酸亜鉛カルシウム皮膜が
耐熱性にすぐれ皮膜の密着性が良好であることによる。
また、リン酸亜鉛カルシウム付着量≧59/rr?、反
応層付着量≧1f/rrl、湯溶石けん付着量≧2 f
iぜは、潤滑能を考慮した場合の最底の付着量で、これ
以下では冷間鍛造時焼付きを発生する。
上記したこの発明に係る冷間鍛造用棒鋼線材について説
明する。
まず前記成分からなる鋼を棒鋼線材に熱間圧延した後、
冷却途中まだは冷却後200〜500℃の過時効処理を
施し、時効硬化率が5%以下となるようにした圧延材を
、脱スケール(酸洗)後リン酸亜鉛カルシウム溶液(C
a/Zn = 0.1〜1.0 )にて潤滑下地処理し
、続いて反応型面けん処理を施した後伸線する。
ここで、リン酸亜鉛カルシウム溶液のCa/Zn比率を
0.1〜1.0としたのは、第3図に示すCa/Zn比
率とリン酸塩皮膜付着量の関係より、Ca/Znの比が
0.1以下になるとCa比率が少ないためにCa添加の
効果が少なく、耐熱性が十分でなく、またCa/Znの
比が1.0以上の場合は化成処理性、反応型面けんとの
反応性が悪く、第4図に示すCa/Zn比率と反応層付
着量の関係より、所定のリン酸亜鉛カルシウム付着量(
≧597rl)、反応層付着量(≧1f/y/)が得ら
れにくいからである。
々お、全酸度(処理濃度)、温度、時間については、対
象加工品の難易度によって従来のリン酸亜鉛処理と同様
に適当に変更すればよい(通常は全酸度30〜40ポイ
ント、温度70〜80℃、時間5〜20分)。
また、リン酸亜鉛カルシウム処理後の反応型面けん処理
は、従来のリン酸亜鉛処理と同様でよい。
いずれの場合も、リン酸亜鉛カルシウム処理、反応型面
けん処理、伸線の潤滑付着量、すなわち、リン酸亜鉛l
カルシウム付着量、反応層付着量、実   施   例 第1表に示す成分を有する供試材を用い、かつ潤滑処理
として、リン酸亜鉛カルシウム処理(Ca/Zn = 
0.3 )−反応型面けん処理を実施し、伸線して得ら
れたワイヤーを用い、全圧縮率約80%の製品を冷間鍛
造した。
なお比較のため、従来鋼(リムド鋼−リン酸亜鉛処理−
反応型面けん処理)について同様に実施した。
本実施例の結果を第2表に示す。なお、試験販4.5に
おける伸線材の潤滑剤付着量を第3表に示した。
第2表の結果より、この発明の非時硬線材にリン酸亜鉛
カルシウム処理(+反応型面けん処理)を施し伸線して
得られたワイヤーは、中間焼鈍の省略が可能であり、従
来の中間焼鈍品に比べ冷鍛荷重の上でもほとんど差はな
いことがわかる。
なお、この発明の非時効線材でも、リン酸亜鉛処理の場
合は潤滑皮膜の耐熱性に乏しく冷間鍛造は不可能であっ
た。
また、第3表に示す伸線材の潤滑剤付着量より明らかな
ごとく、伸線材の潤滑剤付着量によって冷鍛性は大きく
異なり、冷間潤滑能の点から湯溶石けん付着量≧2.0
9/rt?、反応層付着量≧If/rr?。
リン酸亜鉛カルシウム付着量≧591r&を必要とする
。なお、それぞれの付N:敗は、リン酸亜鉛カルンウム
処理において、同一処理条件の場合でもカルシウムと亜
鉛の比によって異なってくる。従って、Ca/Zn比に
よって処理条件(濃度、時間、温度)を検討する必要が
ある。
第1表  供試材成分(96) 第2表 冷間鍛造試験結果 ただし、1次潤滑:伸線前のリン酸塩処理の種類 予成形:かさ形状 2次潤滑:本成形前(予成形後)のリ ン酸塩処理の種類 第3表 伸線材の潤滑剤付着量Cf1rl)発明の□作
用効果 この発明は上記のごとく、So/ 、Al O,03〜
0.09%、500℃の過時効処理を施している)から
なり、伸線後の表面に耐熱性にすぐれたリン酸亜鉛カル
シウム皮嘆と、反応層および湯溶石けん皮膜を有し、か
つ時効硬化率5%以下の非時効性を有するので、冷間鍛
造中に時効硬化することがなく、予成形前の中間焼鈍お
よび2次潤滑処理を省略することができ、工程の省略お
よび製品製油コストの大巾低減をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明におけるsot、At/Nと時効硬化
率の関係を示す図表、第2図は同じく過時効処理温度と
時効硬化率の関係を示す図表、第3図は同じ(Ca/Z
n比率とリン酸塩皮膜付着量の関係を示す図表、第4図
は同じくCa/Znと反応層付着量の関係を示す図表で
ある。 (r/i ) )η峡I南重駅10 (−4)引目嫂凹η (%)*羽1e佼到 (%)*羽塗佼 灯

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. C0.45%以下、Si0.35%以下、Mn0.20
    〜2.00%、P0.040%以下、S0.025%以
    下、Sol.Al0.030〜0.090%、N60p
    pm以下を含有し、かつSol.Al/N=15以上で
    残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延後
    過時効処理を施し、該圧延材を脱スケール後リン酸亜鉛
    カルシウム溶液にて潤滑下地処理し、続いてステアリン
    酸ナトリウムを主体とした潤滑剤にて潤滑処理した後伸
    線し、伸線後の表面にリン酸亜鉛カルシウム付着量≧5
    g/m^2、反応層付着量≧1g/m^2、湯溶石けん
    付着量≧2g/m^2の潤滑皮膜と耐ひずみ時効性を有
    することを特徴とする冷間鍛造用棒鋼線材。
JP19005784A 1984-09-10 1984-09-10 冷間鍛造用棒鋼線材 Granted JPS6167775A (ja)

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JPH0469227B2 JPH0469227B2 (ja) 1992-11-05

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2423344A4 (en) * 2009-04-23 2014-10-29 Posco High tensile steel wire with high toughness and method of production thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2423344A4 (en) * 2009-04-23 2014-10-29 Posco High tensile steel wire with high toughness and method of production thereof

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