JP2000273541A - 合金鋼線材の直接球状化焼なまし方法 - Google Patents
合金鋼線材の直接球状化焼なまし方法Info
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- JP2000273541A JP2000273541A JP11075016A JP7501699A JP2000273541A JP 2000273541 A JP2000273541 A JP 2000273541A JP 11075016 A JP11075016 A JP 11075016A JP 7501699 A JP7501699 A JP 7501699A JP 2000273541 A JP2000273541 A JP 2000273541A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 亜共析合金綱を、短時間の直接球状化焼なま
し処理で、通常の長時間球状化焼なまし材並の硬さを確
保し、しかもそのバラツキが少なく、また再生パーライ
トの生成もない、合金鋼線材の有利な直接球状化焼なま
し方法を提供する。 【解決手段】 合金鋼線を製造に際し、最終仕上温度：
900 〜1150℃の条件で熱間圧延して線材とし、ついで体
積率で80％以上がベイナイトまたはマルテンサイトの低
温変態組織となる冷却を施した後、 600℃から（Ａc1点
＋10℃）〜（Ａc1点＋80℃）まで平均加熱速度：１〜20
℃/sで加熱し、加熱後直ちにまたは同温度で60ｓ以内保
持してから、（Ａr1点＋50℃）〜 (Ａr1点＋10℃）まで
１℃/s以上の速度で冷却し、さらにＡr1点〜 (Ａr1点−
30℃）まで 0.5℃/s以下の速度で冷却し、その温度に 1
20ｓ以上保持する。
し処理で、通常の長時間球状化焼なまし材並の硬さを確
保し、しかもそのバラツキが少なく、また再生パーライ
トの生成もない、合金鋼線材の有利な直接球状化焼なま
し方法を提供する。 【解決手段】 合金鋼線を製造に際し、最終仕上温度：
900 〜1150℃の条件で熱間圧延して線材とし、ついで体
積率で80％以上がベイナイトまたはマルテンサイトの低
温変態組織となる冷却を施した後、 600℃から（Ａc1点
＋10℃）〜（Ａc1点＋80℃）まで平均加熱速度：１〜20
℃/sで加熱し、加熱後直ちにまたは同温度で60ｓ以内保
持してから、（Ａr1点＋50℃）〜 (Ａr1点＋10℃）まで
１℃/s以上の速度で冷却し、さらにＡr1点〜 (Ａr1点−
30℃）まで 0.5℃/s以下の速度で冷却し、その温度に 1
20ｓ以上保持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、合金鋼線材の球状
化焼なまし方法、とくに直接球状化焼なまし方法に関
し、とりわけ熱間圧延後、直接球状化焼なましを施す場
合に、焼なまし時間の有利な短縮化と、材料特性の安定
化を図ろうとするものである。
化焼なまし方法、とくに直接球状化焼なまし方法に関
し、とりわけ熱間圧延後、直接球状化焼なましを施す場
合に、焼なまし時間の有利な短縮化と、材料特性の安定
化を図ろうとするものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、合金鋼線材を冷間で鍛造または
切削して成形を行う機械部品は、合金鋼線材のスケール
除去を目的として一次酸洗後に球状化焼なましを行い、
ついで球状化焼なましによる脱炭層とスケール除去を目
的として二次酸洗を行い、さらに寸法精度の向上を目的
として約10％程度の伸線加工を行ったのち、潤滑処理を
施して成形加工される。上記したような合金鋼線材の球
状化焼なましは、成形加工時の材料の硬さを十分に低下
させて加工性を確保する上で不可欠のプロセスであり、
通常は、コイル状態でポット炉に装入し、所定の熱履歴
を付与する。
切削して成形を行う機械部品は、合金鋼線材のスケール
除去を目的として一次酸洗後に球状化焼なましを行い、
ついで球状化焼なましによる脱炭層とスケール除去を目
的として二次酸洗を行い、さらに寸法精度の向上を目的
として約10％程度の伸線加工を行ったのち、潤滑処理を
施して成形加工される。上記したような合金鋼線材の球
状化焼なましは、成形加工時の材料の硬さを十分に低下
させて加工性を確保する上で不可欠のプロセスであり、
通常は、コイル状態でポット炉に装入し、所定の熱履歴
を付与する。
【０００３】しかしながら、上記の球状化焼なまし法に
は、以下に述べるような問題があった。 (1) コイル状態で加熱または冷却する熱履歴を付与する
ため、加熱・冷却に長時間（通常20〜30時間程度）を要
することから、生産性が低く、熱処理コストが高い。 (2) コイル内の各部位で熱履歴が大幅に異なるため、品
質のばらつきが大きい。 (3) 生産性を向上させるためにコイル重量を大きくして
も、大重量のコイルを処理するには、より大型のポット
炉が必要となることから、過剰な設備投資が必要になる
だけでなく、その維持のためのコストが大幅に増大す
る。
は、以下に述べるような問題があった。 (1) コイル状態で加熱または冷却する熱履歴を付与する
ため、加熱・冷却に長時間（通常20〜30時間程度）を要
することから、生産性が低く、熱処理コストが高い。 (2) コイル内の各部位で熱履歴が大幅に異なるため、品
質のばらつきが大きい。 (3) 生産性を向上させるためにコイル重量を大きくして
も、大重量のコイルを処理するには、より大型のポット
炉が必要となることから、過剰な設備投資が必要になる
だけでなく、その維持のためのコストが大幅に増大す
る。
【０００４】上記の問題を解消するものとして、特開昭
63−230821号公報には、 Ｃ：0.10〜1.00mass％を含有
する鋼片を熱間圧延し、仕上圧延機群の入側における被
圧延材の温度を 650〜850 ℃となし、仕上圧延機群の出
側における前記被圧延材の最終仕上温度を 750〜900 ℃
となして鋼線材を調整し、次いで、前記鋼線材を２℃／
秒以上の冷却速度で 650℃以下の温度まで冷却し、次い
で、冷却された前記鋼線材を２℃／秒以上の加熱速度で
Ａc1〜Ａc1＋160 ℃の温度域まで加熱し、そして、前記
温度域において５分間以内の時間保持し、次いで前記温
度域に加熱、保持された前記鋼線材を、 １) Ａr1〜Ａr1−160 ℃の温度まで冷却し、そして、前
記温度域において５〜60分間の時間保持するか、または ２) 任意の冷却速度でＡr1の温度まで冷却し、次いで、
前記温度に冷却された前記鋼線材を、 ２℃／秒以下の
冷却速度でＡr1−80℃の温度まで冷却することを特徴と
する熱間圧延鋼線材の直接球状化処理方法が開示されて
いる。
63−230821号公報には、 Ｃ：0.10〜1.00mass％を含有
する鋼片を熱間圧延し、仕上圧延機群の入側における被
圧延材の温度を 650〜850 ℃となし、仕上圧延機群の出
側における前記被圧延材の最終仕上温度を 750〜900 ℃
となして鋼線材を調整し、次いで、前記鋼線材を２℃／
秒以上の冷却速度で 650℃以下の温度まで冷却し、次い
で、冷却された前記鋼線材を２℃／秒以上の加熱速度で
Ａc1〜Ａc1＋160 ℃の温度域まで加熱し、そして、前記
温度域において５分間以内の時間保持し、次いで前記温
度域に加熱、保持された前記鋼線材を、 １) Ａr1〜Ａr1−160 ℃の温度まで冷却し、そして、前
記温度域において５〜60分間の時間保持するか、または ２) 任意の冷却速度でＡr1の温度まで冷却し、次いで、
前記温度に冷却された前記鋼線材を、 ２℃／秒以下の
冷却速度でＡr1−80℃の温度まで冷却することを特徴と
する熱間圧延鋼線材の直接球状化処理方法が開示されて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した特開昭63−23
0821号公報によれば、熱間圧延後、球状化焼なましを行
う前組織として低温圧延により微細なフェライトおよび
パーライト組織を必要とする。しかしながら、低温圧延
は組織的不均一を生じ易く、そのため球状化組織にバラ
ツキを生じ、ひいては達成硬さにバラツキが生じるとい
う問題があった。また、この方法を実施するためには、
新規な球状化焼なまし設備の他に、既存の設備において
も仕上圧延前後の温度をかなり低くする必要があり、仕
上圧延前に冷却ゾーンを設置したり、圧延機の能力を増
大させるといった新規な設備の設置や改造が不可欠であ
るため、設備費が嵩むところにも問題を残していた。さ
らに、亜共析鋼では、球状化処理中に、セメンタイトが
Ａ1 変態点以上では不安定相であることなどを原因とし
て再生パーライトが生じてしまい、冷間鍛造性を著しく
劣化させてしまうという問題があった。
0821号公報によれば、熱間圧延後、球状化焼なましを行
う前組織として低温圧延により微細なフェライトおよび
パーライト組織を必要とする。しかしながら、低温圧延
は組織的不均一を生じ易く、そのため球状化組織にバラ
ツキを生じ、ひいては達成硬さにバラツキが生じるとい
う問題があった。また、この方法を実施するためには、
新規な球状化焼なまし設備の他に、既存の設備において
も仕上圧延前後の温度をかなり低くする必要があり、仕
上圧延前に冷却ゾーンを設置したり、圧延機の能力を増
大させるといった新規な設備の設置や改造が不可欠であ
るため、設備費が嵩むところにも問題を残していた。さ
らに、亜共析鋼では、球状化処理中に、セメンタイトが
Ａ1 変態点以上では不安定相であることなどを原因とし
て再生パーライトが生じてしまい、冷間鍛造性を著しく
劣化させてしまうという問題があった。
【０００６】本発明は、上記した問題点を踏まえ、亜共
析合金綱を短時間の直接球状化焼なまし処理にて、通常
の長時間球状化焼なまし材並の硬さを確保し、しかもそ
のバラツキが少なく、また再生パーライトの生成もな
い、合金鋼線材の有利な直接球状化焼なまし方法を提案
することを目的とする。さらに加えて、本発明の目的
は、安価な設備の下で、繁雑な圧延制御を行う必要なし
に実施できる直接球状化焼なまし方法を提案することに
ある。
析合金綱を短時間の直接球状化焼なまし処理にて、通常
の長時間球状化焼なまし材並の硬さを確保し、しかもそ
のバラツキが少なく、また再生パーライトの生成もな
い、合金鋼線材の有利な直接球状化焼なまし方法を提案
することを目的とする。さらに加えて、本発明の目的
は、安価な設備の下で、繁雑な圧延制御を行う必要なし
に実施できる直接球状化焼なまし方法を提案することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、 Ｃ：0.1 〜0.6 mass％ Cr：0.25〜1.6 mass％ を含有する組成になる合金鋼線を製造するに当たり、最
終仕上温度：900 〜1150℃の条件で熱間圧延して線材と
し、ついで体積率で80％以上がベイナイトまたはマルテ
ンサイトの低温変態組織となる冷却を施した後、 600℃
から（Ａc1点＋10℃）〜（Ａc1点＋80℃）まで平均加熱
速度：１〜20℃/sで加熱し、加熱後直ちにまたは同温度
で60ｓ以内保持してから、（Ａr1点＋50℃）〜 (Ａr1点
＋10℃）まで１℃/s以上の速度で冷却し、さらにＡr1点
〜 (Ａr1点−30℃）まで 0.5℃/s以下の速度で冷却し、
その温度に 120ｓ以上保持することを特徴とする合金鋼
線の直接球状化焼なまし方法である。
終仕上温度：900 〜1150℃の条件で熱間圧延して線材と
し、ついで体積率で80％以上がベイナイトまたはマルテ
ンサイトの低温変態組織となる冷却を施した後、 600℃
から（Ａc1点＋10℃）〜（Ａc1点＋80℃）まで平均加熱
速度：１〜20℃/sで加熱し、加熱後直ちにまたは同温度
で60ｓ以内保持してから、（Ａr1点＋50℃）〜 (Ａr1点
＋10℃）まで１℃/s以上の速度で冷却し、さらにＡr1点
〜 (Ａr1点−30℃）まで 0.5℃/s以下の速度で冷却し、
その温度に 120ｓ以上保持することを特徴とする合金鋼
線の直接球状化焼なまし方法である。
【０００８】ここに、鋼線材の圧延後の球状化焼なまし
は、１本通しあるいは数ループ単位で行う方が、加熱お
よび冷却が短時間で済むだけでなく、温度の制御も容易
である。しかしながら、コイル状態あるいは棒鋼でもこ
の発明を適用すれば球状化処理時間の短縮が図れること
は言うまでもない。
は、１本通しあるいは数ループ単位で行う方が、加熱お
よび冷却が短時間で済むだけでなく、温度の制御も容易
である。しかしながら、コイル状態あるいは棒鋼でもこ
の発明を適用すれば球状化処理時間の短縮が図れること
は言うまでもない。
【０００９】
【発明の実施の形態】まず、この発明の基礎となった実
験結果について述べる。発明者らは、代表的な亜共析合
金鋼であるクロムモリブデン鋼SCM435（JIS G4105）を
用いて、硬さとそのばらつきにおよぼす初期組織の影
響、並びに引き続いて行われる球状化焼なましのヒート
サイクルの影響を、加工フォーマスターを用いて詳細に
検討した。なお、処理条件は、図１または図２に示すヒ
ートサイクルとした。
験結果について述べる。発明者らは、代表的な亜共析合
金鋼であるクロムモリブデン鋼SCM435（JIS G4105）を
用いて、硬さとそのばらつきにおよぼす初期組織の影
響、並びに引き続いて行われる球状化焼なましのヒート
サイクルの影響を、加工フォーマスターを用いて詳細に
検討した。なお、処理条件は、図１または図２に示すヒ
ートサイクルとした。
【００１０】まず、初期組織を変化させるため、図１の
ヒートサイクルにおいて圧延仕上温度Ｔ1 を低温圧延で
ある 820℃とした場合（処理Ａ）と、通常の 950℃とし
た場合（処理Ｂ）で、圧延後の冷却終了温度Ｔ2 を種々
変化させた場合の影響について調査した。この時、球状
化焼なまし条件はＳ2 ：８℃/s，Ｔ3 ：790 ℃, ｔ3：1
0ｓ，Ｓ3 ：５℃/s，Ｔ4 ：720 ℃, Ｓ4 ：0.2 ℃/s，
Ｔ5 : 690 ℃, ｔ5 :600 ｓとした。また、球状化焼な
ましヒートサイクルの影響として、処理Ｂ材の球状化焼
なましヒートサイクルを図２のサイクル（処理Ｃ）とし
た場合と比較した。この時の球状化焼なまし条件は、処
理Ｂの徐冷部分を省いたもの、すなわちＳ2 : 8 ℃/s，
Ｔ3 ：790 ℃, ｔ3 ：10ｓ，Ｓ3 : ５℃/s，Ｔ4 : 690
℃，ｔ4 : 600 ｓとした。
ヒートサイクルにおいて圧延仕上温度Ｔ1 を低温圧延で
ある 820℃とした場合（処理Ａ）と、通常の 950℃とし
た場合（処理Ｂ）で、圧延後の冷却終了温度Ｔ2 を種々
変化させた場合の影響について調査した。この時、球状
化焼なまし条件はＳ2 ：８℃/s，Ｔ3 ：790 ℃, ｔ3：1
0ｓ，Ｓ3 ：５℃/s，Ｔ4 ：720 ℃, Ｓ4 ：0.2 ℃/s，
Ｔ5 : 690 ℃, ｔ5 :600 ｓとした。また、球状化焼な
ましヒートサイクルの影響として、処理Ｂ材の球状化焼
なましヒートサイクルを図２のサイクル（処理Ｃ）とし
た場合と比較した。この時の球状化焼なまし条件は、処
理Ｂの徐冷部分を省いたもの、すなわちＳ2 : 8 ℃/s，
Ｔ3 ：790 ℃, ｔ3 ：10ｓ，Ｓ3 : ５℃/s，Ｔ4 : 690
℃，ｔ4 : 600 ｓとした。
【００１１】これらの処理を同一条件にて４回行い、さ
らに各試験片より５点硬さを測定し、そのバラツキと平
均値を測定した。またＴ2 での低温変態相の相分率は、
Ｔ2まで処理したサンプルを急冷し、その変態曲線と組
織観察より求めた。得られた結果を図３に示す。図３に
示したとおり、処理Ａの低温仕上圧延では、Ｔ2 が高温
からフェライト−パーライト変態が生じるため軟化が起
こるが、そのバラツキは大きく、通常球状化焼なまし材
のＨv ≦175 をバラツキを含め達成することができない
ことが分かる。この原因の詳細は明らかではないが、初
期組織のフェライト−パーライト組織のバラツキが影響
したものと考えられる。
らに各試験片より５点硬さを測定し、そのバラツキと平
均値を測定した。またＴ2 での低温変態相の相分率は、
Ｔ2まで処理したサンプルを急冷し、その変態曲線と組
織観察より求めた。得られた結果を図３に示す。図３に
示したとおり、処理Ａの低温仕上圧延では、Ｔ2 が高温
からフェライト−パーライト変態が生じるため軟化が起
こるが、そのバラツキは大きく、通常球状化焼なまし材
のＨv ≦175 をバラツキを含め達成することができない
ことが分かる。この原因の詳細は明らかではないが、初
期組織のフェライト−パーライト組織のバラツキが影響
したものと考えられる。
【００１２】また、処理Ｃでは、低温変態相が80％以上
とほぼ均一な組織になっているにも関わらず、バラツキ
を含め十分な軟化組織が達成できなかった。詳細は明ら
かでないが、成分的バラツキがＡr1点のバラツキとな
り、同一条件でも部分的に軟化が達成できなかったもの
と推察される。
とほぼ均一な組織になっているにも関わらず、バラツキ
を含め十分な軟化組織が達成できなかった。詳細は明ら
かでないが、成分的バラツキがＡr1点のバラツキとな
り、同一条件でも部分的に軟化が達成できなかったもの
と推察される。
【００１３】これに対し、処理Ｂでは、Ｔ2 が 500℃以
下の範囲において、低温変態相の相分率が80％以上にな
ると共に、球状化焼なまし材の硬さをバラツキを含めて
Ｈv≦175 の範囲に制御することができた。
下の範囲において、低温変態相の相分率が80％以上にな
ると共に、球状化焼なまし材の硬さをバラツキを含めて
Ｈv≦175 の範囲に制御することができた。
【００１４】なお、この他にも、球状化焼なまし条件と
して加熱から冷却までの処理条件を厳密に制御しない
と、残留炭化物の核が消失してしまい、再生パーライト
が発生して、冷間鍛造性が著しく劣化することが判明し
た。
して加熱から冷却までの処理条件を厳密に制御しない
と、残留炭化物の核が消失してしまい、再生パーライト
が発生して、冷間鍛造性が著しく劣化することが判明し
た。
【００１５】次に、本発明において、鋼材の成分組成や
製造条件を前記の範囲に限定した理由について説明す
る。まず、本発明で対象とする鋼材は、製造工程におい
て球状化焼なましが不可欠な機械部品用鋼材、中でもＣ
量が亜共晶鋼範囲である鋼材全てに適用可能である。た
とえばその代表鋼として、クロムモリブデン鋼鋼材(JIS
G 4105)やクロム鋼鋼材 (JIS G 4104) などが挙げられ
る。かかる鋼種において、特にＣ，Crを前記の範囲に限
定した理由は次のとおりである。
製造条件を前記の範囲に限定した理由について説明す
る。まず、本発明で対象とする鋼材は、製造工程におい
て球状化焼なましが不可欠な機械部品用鋼材、中でもＣ
量が亜共晶鋼範囲である鋼材全てに適用可能である。た
とえばその代表鋼として、クロムモリブデン鋼鋼材(JIS
G 4105)やクロム鋼鋼材 (JIS G 4104) などが挙げられ
る。かかる鋼種において、特にＣ，Crを前記の範囲に限
定した理由は次のとおりである。
【００１６】Ｃ：0.1 〜0.6 mass％（以下、単に％で示
す） Ｃは、固溶して基地を強化し、機械部品としての十分な
強度、耐摩耗性を向上させる有用な元素である。しかし
ながら、含有量が 0.1％未満では、冷間加工前に球状化
焼なましを行う必要がないことから、Ｃの下限は 0.1％
とした。一方、本発明の特徴である球状化焼なましに厳
密な熱処理が必要となる亜共析鋼のＣ量の上限として一
般的な値である 0.6％を上限とした。
す） Ｃは、固溶して基地を強化し、機械部品としての十分な
強度、耐摩耗性を向上させる有用な元素である。しかし
ながら、含有量が 0.1％未満では、冷間加工前に球状化
焼なましを行う必要がないことから、Ｃの下限は 0.1％
とした。一方、本発明の特徴である球状化焼なましに厳
密な熱処理が必要となる亜共析鋼のＣ量の上限として一
般的な値である 0.6％を上限とした。
【００１７】Cr：0.25〜1.6 ％ Crは、鋼材の焼入性の改善ならびに炭化物の球状化およ
び安定化に有効な成分であり、本発明では特にＡ1 点以
上に加熱時の炭化物の安定化のために重要な役割をはた
す。しかしながら、含有量が0.25％未満ではＡ1 変態点
以上で炭化物が安定せず急速に分解してしまうため、再
生パーライトが生じてしまい良好な球状化組織が得られ
ず、軟化を困難にするばかりか、冷間鍛造性をも著しく
劣化させる。一方 1.6％を超えると切削性の低下および
化学組成からみてコストアップとなるので、Cr量は0.25
〜1.6 ％の範囲で含有させるものとした。
び安定化に有効な成分であり、本発明では特にＡ1 点以
上に加熱時の炭化物の安定化のために重要な役割をはた
す。しかしながら、含有量が0.25％未満ではＡ1 変態点
以上で炭化物が安定せず急速に分解してしまうため、再
生パーライトが生じてしまい良好な球状化組織が得られ
ず、軟化を困難にするばかりか、冷間鍛造性をも著しく
劣化させる。一方 1.6％を超えると切削性の低下および
化学組成からみてコストアップとなるので、Cr量は0.25
〜1.6 ％の範囲で含有させるものとした。
【００１８】以上、必須成分について説明したが、この
発明では、これら２成分が上記の範囲を満足していれ
ば、その他の成分については特に限定されることはな
く、各鋼材において必要とされる特性値に応じて適宜含
有させることができる。
発明では、これら２成分が上記の範囲を満足していれ
ば、その他の成分については特に限定されることはな
く、各鋼材において必要とされる特性値に応じて適宜含
有させることができる。
【００１９】次に、この発明において、圧延条件および
球状化焼なまし条件を前記の範囲に限定した理由につい
て説明する。 (1) 最終仕上温度：900 〜1150℃ 最終仕上温度が 900℃に満たないと、圧延後の冷却中に
鋼全体に均一な低温変態相が形成されず、フェライトや
パーライトが不均一に形成されるため、安定した球状化
焼きなまし組織を得ることが難しくなる。また、熱間圧
延時の変形抵抗が増大し、圧延機の増強や冷却能力の増
強が必要になるなど、設備投資が必要となることから、
最終仕上温度の下限は 900℃とした。一方、仕上圧延温
度が1150℃を超えると脱炭量が多くなり、また表面欠陥
が急増するため、1150℃を上限とした。
球状化焼なまし条件を前記の範囲に限定した理由につい
て説明する。 (1) 最終仕上温度：900 〜1150℃ 最終仕上温度が 900℃に満たないと、圧延後の冷却中に
鋼全体に均一な低温変態相が形成されず、フェライトや
パーライトが不均一に形成されるため、安定した球状化
焼きなまし組織を得ることが難しくなる。また、熱間圧
延時の変形抵抗が増大し、圧延機の増強や冷却能力の増
強が必要になるなど、設備投資が必要となることから、
最終仕上温度の下限は 900℃とした。一方、仕上圧延温
度が1150℃を超えると脱炭量が多くなり、また表面欠陥
が急増するため、1150℃を上限とした。
【００２０】(2) 熱延後冷却処理：低温変態組織体積率
≧80％ 安定して球状化焼なまし組織を得るためには、熱延後、
球状化焼なまし処理を行う前に、組織をオーステナイト
から一旦変態させる必要がある。このとき均一な球状化
焼なまし組織を得るためにはベイナイトやマルテンサイ
トを主とする低温変態組織としなければならない。その
ためには、冷却速度もさることながら、熱延後の冷却停
止温度を適正温度とすることが重要で、この温度制御に
よって、低温変態組織の体積率を80％以上とする必要が
ある。この冷却停止温度は、線材の成分組成によって幾
分変化するけれども、500 ℃以下程度とするのが好適で
ある。
≧80％ 安定して球状化焼なまし組織を得るためには、熱延後、
球状化焼なまし処理を行う前に、組織をオーステナイト
から一旦変態させる必要がある。このとき均一な球状化
焼なまし組織を得るためにはベイナイトやマルテンサイ
トを主とする低温変態組織としなければならない。その
ためには、冷却速度もさることながら、熱延後の冷却停
止温度を適正温度とすることが重要で、この温度制御に
よって、低温変態組織の体積率を80％以上とする必要が
ある。この冷却停止温度は、線材の成分組成によって幾
分変化するけれども、500 ℃以下程度とするのが好適で
ある。
【００２１】(3) 600℃から（Ａc1点＋10℃）〜（Ａc1
点＋80℃）まで平均加熱速度：１〜20℃/sで加熱、その
後直ちにまたは同温度で60ｓ以内保持し、同温度から
（Ａr1点＋50℃）〜 (Ａr1点＋10℃）まで１℃/s以上の
速度で冷却 球状化焼なまし後の硬さは、残留炭化物の数に依存し、
数が少なくなるにつれて軟らかくなる傾向にある。この
ため硬さを低下するためには、加熱の段階から炭化物の
個数を減らす必要がある。すなわち、炭化物の不安定な
Ａc1点以上に加熱して変態させ、炭化物の分解を十分に
行う必要がある。一方、Ａ1 変態点以上の高温に長時間
加熱すると、亜共析鋼では炭化物が不安定となるため、
残留炭化物が完全に分解してしまい、その結果、冷却時
に炭化物の核が無くなって、球状化自体が達成されず、
再生パーライトが析出することになる。
点＋80℃）まで平均加熱速度：１〜20℃/sで加熱、その
後直ちにまたは同温度で60ｓ以内保持し、同温度から
（Ａr1点＋50℃）〜 (Ａr1点＋10℃）まで１℃/s以上の
速度で冷却 球状化焼なまし後の硬さは、残留炭化物の数に依存し、
数が少なくなるにつれて軟らかくなる傾向にある。この
ため硬さを低下するためには、加熱の段階から炭化物の
個数を減らす必要がある。すなわち、炭化物の不安定な
Ａc1点以上に加熱して変態させ、炭化物の分解を十分に
行う必要がある。一方、Ａ1 変態点以上の高温に長時間
加熱すると、亜共析鋼では炭化物が不安定となるため、
残留炭化物が完全に分解してしまい、その結果、冷却時
に炭化物の核が無くなって、球状化自体が達成されず、
再生パーライトが析出することになる。
【００２２】確実な変態による残留炭化物の減少と、再
生パーライトの析出の抑制には、加熱から冷却まで密接
に関係しているため、総合的に評価し厳密に制御する必
要がある。そのため、加熱速度と加熱温度範囲、および
その温度での保持時間、さらには冷却速度と冷却温度範
囲を種々変化させて、硬さ変化および再生パーライト析
出の有無を調査した。その結果、少なくとも 600℃から
（Ａc1点＋10℃）〜（Ａc1点＋80℃）まで平均加熱速
度：１〜20℃/sで加熱し、加熱後直ちにまたは同温度で
60ｓ以内保持したのち、（Ａr1点＋50℃）〜 (Ａr1点＋
10℃）まで１℃／s 以上の速度で冷却する必要があるこ
とが究明された。
生パーライトの析出の抑制には、加熱から冷却まで密接
に関係しているため、総合的に評価し厳密に制御する必
要がある。そのため、加熱速度と加熱温度範囲、および
その温度での保持時間、さらには冷却速度と冷却温度範
囲を種々変化させて、硬さ変化および再生パーライト析
出の有無を調査した。その結果、少なくとも 600℃から
（Ａc1点＋10℃）〜（Ａc1点＋80℃）まで平均加熱速
度：１〜20℃/sで加熱し、加熱後直ちにまたは同温度で
60ｓ以内保持したのち、（Ａr1点＋50℃）〜 (Ａr1点＋
10℃）まで１℃／s 以上の速度で冷却する必要があるこ
とが究明された。
【００２３】(4) （Ａr1点＋50℃）〜 (Ａr1点＋10℃）
から（Ａr1点) 〜 (Ａr1点−30℃）まで 0.5℃／s 以下
の速度で冷却し、その温度に 120ｓ以上保持する 一般に工程的な製造においては、偏析などによる局所的
な成分のバラツキや製造上の温度のバラツキをなどが生
じる。本発明においても、Ａr1変態点まで１℃以上の速
度で冷却すると、得られる硬さに局所的なバラツキが生
じることが判明した。この問題を解消するには、変態点
近傍を徐冷することが有効で、これにより均一に軟化可
能であることが判明した。そこで、本発明では、（Ａr1
点＋50℃）〜 (Ａr1点＋10℃）から（Ａr1点) 〜（Ａr1
点−30℃）まで 0.5℃／s 以下の速度で徐冷し、その温
度に 120ｓ以上保持することにしたのである。
から（Ａr1点) 〜 (Ａr1点−30℃）まで 0.5℃／s 以下
の速度で冷却し、その温度に 120ｓ以上保持する 一般に工程的な製造においては、偏析などによる局所的
な成分のバラツキや製造上の温度のバラツキをなどが生
じる。本発明においても、Ａr1変態点まで１℃以上の速
度で冷却すると、得られる硬さに局所的なバラツキが生
じることが判明した。この問題を解消するには、変態点
近傍を徐冷することが有効で、これにより均一に軟化可
能であることが判明した。そこで、本発明では、（Ａr1
点＋50℃）〜 (Ａr1点＋10℃）から（Ａr1点) 〜（Ａr1
点−30℃）まで 0.5℃／s 以下の速度で徐冷し、その温
度に 120ｓ以上保持することにしたのである。
【００２４】ここに、冷却速度が 0.5℃／s 超では十分
な不均一の解消が望めないので、冷却速度は 0.5℃／s
以下に限定した。より好ましくは 0.2℃／s 以下の速度
である。また、（Ａr1点−30℃）以下まで徐冷すると、
球状化が進行しないばかりか、再生パーライトを析出す
る問題を生じるため、徐冷処理を施すべき温度範囲の下
限は（Ａr1点−30℃）とした。また、徐冷の終了温度が
Ａr1点近傍では、その温度に達しても直ぐには変態が完
了しないため、球状化を完了させるためにはある程度の
時間保持する必要がある。この場合、変態の完了には少
なくとも 120ｓを必要とするので、保持時間は120 ｓ以
上とした。
な不均一の解消が望めないので、冷却速度は 0.5℃／s
以下に限定した。より好ましくは 0.2℃／s 以下の速度
である。また、（Ａr1点−30℃）以下まで徐冷すると、
球状化が進行しないばかりか、再生パーライトを析出す
る問題を生じるため、徐冷処理を施すべき温度範囲の下
限は（Ａr1点−30℃）とした。また、徐冷の終了温度が
Ａr1点近傍では、その温度に達しても直ぐには変態が完
了しないため、球状化を完了させるためにはある程度の
時間保持する必要がある。この場合、変態の完了には少
なくとも 120ｓを必要とするので、保持時間は120 ｓ以
上とした。
【００２５】
【実施例】表１に示す種々の化学組成になる鋼を、転炉
で溶製し、連続鋳造法にて 400×560 mmのブルームとし
た。ついで、表２に示す製造条件（図１のヒートサイク
ル）で 8.0mmφの線材とした。なお、ブルームの一部
は、通常の熱間圧延により 8.0mmφの線材とし、コイル
に巻き取って室温まで放冷したのち、通常条件の長時間
徐冷法で球状化焼なましを行った（従来法）。上記した
8.0mmφの線材のＤ／４における硬さを測定した。ま
た、顕微鏡観察試料を採取し、ピクラールにて腐食後に
ミクロ組織の観察を行い、再生パーライトの有無を調査
した。さらに、Ｔ2 での組織状態は、圧延途中で試験片
を一部抜き取り、その変態挙動と組織より、低温変態相
の相分率を求めた。得られた結果を表３に示す。
で溶製し、連続鋳造法にて 400×560 mmのブルームとし
た。ついで、表２に示す製造条件（図１のヒートサイク
ル）で 8.0mmφの線材とした。なお、ブルームの一部
は、通常の熱間圧延により 8.0mmφの線材とし、コイル
に巻き取って室温まで放冷したのち、通常条件の長時間
徐冷法で球状化焼なましを行った（従来法）。上記した
8.0mmφの線材のＤ／４における硬さを測定した。ま
た、顕微鏡観察試料を採取し、ピクラールにて腐食後に
ミクロ組織の観察を行い、再生パーライトの有無を調査
した。さらに、Ｔ2 での組織状態は、圧延途中で試験片
を一部抜き取り、その変態挙動と組織より、低温変態相
の相分率を求めた。得られた結果を表３に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】表３に示したとおり、圧延仕上温度Ｔ1 が
1250℃とこの発明範囲より高い（No.17, 25, 32)場合に
は、脱炭量が大きく、表面疵が発生した。また、Ｔ1 が
低すぎたり(No.16) 、Ｔ2 が高くオーステナイトのまま
だった場合(No.18) は、低温変態相の相比率が低く、十
分な軟化が達成できなかった。さらに、前組織が適正で
あっても、製造条件がこの発明範囲外では、硬さが従来
材より高いか、再生パーライトの析出が見られ、いずれ
も十分な特性が得られていない。これに対し、本発明に
処理した場合はいずれも、低温変態相の相比率が90％以
上で、再生パーライトの析出もなく、しかも安定してＨ
v ≦175 が達成されている。
1250℃とこの発明範囲より高い（No.17, 25, 32)場合に
は、脱炭量が大きく、表面疵が発生した。また、Ｔ1 が
低すぎたり(No.16) 、Ｔ2 が高くオーステナイトのまま
だった場合(No.18) は、低温変態相の相比率が低く、十
分な軟化が達成できなかった。さらに、前組織が適正で
あっても、製造条件がこの発明範囲外では、硬さが従来
材より高いか、再生パーライトの析出が見られ、いずれ
も十分な特性が得られていない。これに対し、本発明に
処理した場合はいずれも、低温変態相の相比率が90％以
上で、再生パーライトの析出もなく、しかも安定してＨ
v ≦175 が達成されている。
【００３０】
【発明の効果】かくして、この発明によれば、圧延温度
を低下させる必要なく、また短時間で球状化組織を安定
して得ることができ、その結果、設備の増大等を招くこ
となしに、生産性を格段に向上させることができる。
を低下させる必要なく、また短時間で球状化組織を安定
して得ることができ、その結果、設備の増大等を招くこ
となしに、生産性を格段に向上させることができる。
【図１】本発明の球状化焼なましにおけるヒートサイク
ルを示した図である。
ルを示した図である。
【図２】比較のための球状化焼なましにおけるヒートサ
イクルを示した図である。
イクルを示した図である。
【図３】圧延仕上温度と球状化焼なまし条件が、硬さと
そのばらつきにおよぼす影響を示したグラフである。
そのばらつきにおよぼす影響を示したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星野 俊幸 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 天野 虔一 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Ｆターム(参考） 4K032 AA04 AA05 AA11 AA12 BA02 CC04 CF02
Claims (1)
- 【請求項１】Ｃ：0.1 〜0.6 mass％ Cr：0.25〜1.6 mass％ を含有する組成になる合金鋼線を製造するに当たり、最
終仕上温度：900 〜1150℃の条件で熱間圧延して線材と
し、ついで体積率で80％以上がベイナイトまたはマルテ
ンサイトの低温変態組織となる冷却を施した後、 600℃
から（Ａc1点＋10℃）〜（Ａc1点＋80℃）まで平均加熱
速度：１〜20℃/sで加熱し、加熱後直ちにまたは同温度
で60ｓ以内保持してから、（Ａr1点＋50℃）〜 (Ａr1点
＋10℃）まで１℃/s以上の速度で冷却し、さらにＡr1点
〜 (Ａr1点−30℃）まで 0.5℃/s以下の速度で冷却し、
その温度に 120ｓ以上保持することを特徴とする合金鋼
線の直接球状化焼なまし方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07501699A JP3772581B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 合金鋼線材の直接球状化焼なまし方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07501699A JP3772581B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 合金鋼線材の直接球状化焼なまし方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000273541A true JP2000273541A (ja) | 2000-10-03 |
| JP3772581B2 JP3772581B2 (ja) | 2006-05-10 |
Family
ID=13563975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07501699A Expired - Fee Related JP3772581B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 合金鋼線材の直接球状化焼なまし方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3772581B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100722395B1 (ko) | 2005-12-26 | 2007-05-28 | 주식회사 포스코 | 고성형성 미세 구상화 고탄소강판 및 그 제조 방법 |
| JP2008088448A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Ｃｒを含有する低炭素鋼の焼鈍方法 |
| CN113151654A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-23 | 东南大学 | 一种中碳合金钢的加工方法 |
| CN114622064A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-06-14 | 大冶特殊钢有限公司 | 一种MnCr系列低碳齿轮钢的球化退火方法 |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP07501699A patent/JP3772581B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100722395B1 (ko) | 2005-12-26 | 2007-05-28 | 주식회사 포스코 | 고성형성 미세 구상화 고탄소강판 및 그 제조 방법 |
| JP2008088448A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Ｃｒを含有する低炭素鋼の焼鈍方法 |
| CN113151654A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-23 | 东南大学 | 一种中碳合金钢的加工方法 |
| CN114622064A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-06-14 | 大冶特殊钢有限公司 | 一种MnCr系列低碳齿轮钢的球化退火方法 |
| CN114622064B (zh) * | 2022-02-23 | 2023-10-03 | 大冶特殊钢有限公司 | 一种MnCr系列低碳齿轮钢的球化退火方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3772581B2 (ja) | 2006-05-10 |
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