JP2000273542A - 鋼線材の直接球状化焼なまし方法 - Google Patents
鋼線材の直接球状化焼なまし方法Info
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- JP2000273542A JP2000273542A JP11075588A JP7558899A JP2000273542A JP 2000273542 A JP2000273542 A JP 2000273542A JP 11075588 A JP11075588 A JP 11075588A JP 7558899 A JP7558899 A JP 7558899A JP 2000273542 A JP2000273542 A JP 2000273542A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価な設備の下で、煩雑な圧延制御を行う必
要なしに、短時間で直接球状化組織を得る。 【解決手段】 Ｃ：0.1mass ％以上、1.2mass ％以下、
Ｂ：0.0010mass％以上、0.0030mass％以下、Ti：0.01ma
ss％以上、0.03mass％以下及びＮ：0.0010mass％以上、
0.0070mass％以下を含む鋼線材を、最終仕上温度：900
〜1200℃の条件で熱間圧延し、引き続いて少なくともAr
1 変態点以下の温度まで冷却速度5 ℃/s以下の冷却速度
で連続的に冷却する。
要なしに、短時間で直接球状化組織を得る。 【解決手段】 Ｃ：0.1mass ％以上、1.2mass ％以下、
Ｂ：0.0010mass％以上、0.0030mass％以下、Ti：0.01ma
ss％以上、0.03mass％以下及びＮ：0.0010mass％以上、
0.0070mass％以下を含む鋼線材を、最終仕上温度：900
〜1200℃の条件で熱間圧延し、引き続いて少なくともAr
1 変態点以下の温度まで冷却速度5 ℃/s以下の冷却速度
で連続的に冷却する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、鋼線材の直接球
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、簡単な方法で焼なまし時間
の有利な短縮を図ろうとするものである。
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、簡単な方法で焼なまし時間
の有利な短縮を図ろうとするものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、鋼線材を冷間で鍛造又は切削し
て成形を行う機械部品は、鋼線材のスケール除去を目的
とした一次酸洗を行った後、球状化焼なましを行い、次
いで、この球状化焼なましにより生じた脱炭層及びスケ
ールの除去を目的とした二次酸洗を行い、更に寸法精度
の向上を目的として約10％程度の伸線加工を行った後に
潤滑処理を施して成形加工される。上記したような鋼線
材の球状化焼なましは、成形加工時の材料の硬さを十分
に低下させて良好な加工性を確保する上で不可欠のプロ
セスであり、通常は、線材をコイルに巻いた状態でポッ
ト炉に装入し、所定の熱履歴を付与することにより行わ
れる。
て成形を行う機械部品は、鋼線材のスケール除去を目的
とした一次酸洗を行った後、球状化焼なましを行い、次
いで、この球状化焼なましにより生じた脱炭層及びスケ
ールの除去を目的とした二次酸洗を行い、更に寸法精度
の向上を目的として約10％程度の伸線加工を行った後に
潤滑処理を施して成形加工される。上記したような鋼線
材の球状化焼なましは、成形加工時の材料の硬さを十分
に低下させて良好な加工性を確保する上で不可欠のプロ
セスであり、通常は、線材をコイルに巻いた状態でポッ
ト炉に装入し、所定の熱履歴を付与することにより行わ
れる。
【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。 (a) コイルに巻いた状態で加熱または冷却する熱履歴を
付与するため、昇温・冷却に長時間（通常、20〜30時間
程度）を要し、しかもバッチ処理であるから生産性が低
く、熱処理コストが嵩む。 (b) コイル内の各部位で熱履歴が大幅に異なるため、焼
なまし後の線材品質のばらつきが大きい。 (c) 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ためには、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。 (a) コイルに巻いた状態で加熱または冷却する熱履歴を
付与するため、昇温・冷却に長時間（通常、20〜30時間
程度）を要し、しかもバッチ処理であるから生産性が低
く、熱処理コストが嵩む。 (b) コイル内の各部位で熱履歴が大幅に異なるため、焼
なまし後の線材品質のばらつきが大きい。 (c) 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ためには、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) 任意の冷却速度で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) 任意の冷却速度で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−
２３０８２１号公報に開示の方法では、球状化時間の短
縮を目的として、微細なオーステナイト組織を得て、パ
ーライト析出サイトを増大させることにより、オーステ
ナイトからフェライトへの変態を促進する方法を採って
いる。このため、仕上圧延前後の温度をかなり低くする
必要があり、仕上圧延前に水冷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設備の新規な設置や改
造が不可欠であるため、設備費が著しく嵩むところに問
題を残していた。
２３０８２１号公報に開示の方法では、球状化時間の短
縮を目的として、微細なオーステナイト組織を得て、パ
ーライト析出サイトを増大させることにより、オーステ
ナイトからフェライトへの変態を促進する方法を採って
いる。このため、仕上圧延前後の温度をかなり低くする
必要があり、仕上圧延前に水冷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設備の新規な設置や改
造が不可欠であるため、設備費が著しく嵩むところに問
題を残していた。
【０００６】この発明の主たる目的は、安価な設備の下
で、繁雑な圧延制御を行う必要なしに直接球状化組織を
得ることができる、合金鋼線材の直接球状化焼なまし方
法を提案することにある。
で、繁雑な圧延制御を行う必要なしに直接球状化組織を
得ることができる、合金鋼線材の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】さて、発明者らは、上記
の目的に鑑み、設備費の増加を招かないこと及び繁雑な
圧延制御を行う必要がないことを前提として、鋼線材の
直接球状化焼なまし方法（線材圧延後、引き続きオンラ
インで球状化焼なましを行う方法）について検討を行っ
た。
の目的に鑑み、設備費の増加を招かないこと及び繁雑な
圧延制御を行う必要がないことを前提として、鋼線材の
直接球状化焼なまし方法（線材圧延後、引き続きオンラ
インで球状化焼なましを行う方法）について検討を行っ
た。
【０００８】まず、一般に球状化焼なましとは、図１に
熱履歴を示すように、材料をAc1 変態点以上に加熱して
層状のパーライトの一部を固溶させた後、Ar1 変態点を
徐冷（図１(a) の徐冷法）又はAr1 変態点以下に等温保
持（図１(b) の２段法）する熱処理である。この熱処理
は、フェライト中と比較して過飽和に固溶したオーステ
ナイト中のＣを、パーライトのうち溶け残った残留炭化
物を核として球状に析出させる方法である。徐冷法、２
段法のいずれにおいても、通常20〜30時間を要し、非常
に高いエネルギーコストを要する熱処理方法である。
熱履歴を示すように、材料をAc1 変態点以上に加熱して
層状のパーライトの一部を固溶させた後、Ar1 変態点を
徐冷（図１(a) の徐冷法）又はAr1 変態点以下に等温保
持（図１(b) の２段法）する熱処理である。この熱処理
は、フェライト中と比較して過飽和に固溶したオーステ
ナイト中のＣを、パーライトのうち溶け残った残留炭化
物を核として球状に析出させる方法である。徐冷法、２
段法のいずれにおいても、通常20〜30時間を要し、非常
に高いエネルギーコストを要する熱処理方法である。
【０００９】ここで重要なことは、炭化物を球状化させ
るためには、核となる残留炭化物が必要であることであ
る。したがって、材料を加熱する場合にも、層状のパー
ライトが全て溶解してしまう温度までには加熱しないこ
とが重要である。発明者らは、このポイントとなる残留
炭化物に注目し、オンラインの状態で、線材圧延のまま
引き続き簡便に球状化組織を得るための球状化焼なまし
の要件について調べた。その結果、球状化組織を得るた
めには、冷却途中のオーステナイト組織中に所定数の残
留炭化物が必要なこと、そして、良好な球状化組織を得
るためには、その残留炭化物に対応した臨界冷却速度が
存在することが明らかとなった。
るためには、核となる残留炭化物が必要であることであ
る。したがって、材料を加熱する場合にも、層状のパー
ライトが全て溶解してしまう温度までには加熱しないこ
とが重要である。発明者らは、このポイントとなる残留
炭化物に注目し、オンラインの状態で、線材圧延のまま
引き続き簡便に球状化組織を得るための球状化焼なまし
の要件について調べた。その結果、球状化組織を得るた
めには、冷却途中のオーステナイト組織中に所定数の残
留炭化物が必要なこと、そして、良好な球状化組織を得
るためには、その残留炭化物に対応した臨界冷却速度が
存在することが明らかとなった。
【００１０】そこで、発明者らは、オーステナイト中に
所定数の残留炭化物を得るために、球状化に及ぼす合金
成分の効果について更に調べたところ、Fe−Ｂ系化合物
が上述の球状化炭化物の核として、残留炭化物を安定化
することが明らかになった。このFe−Ｂ系化合物は、層
状のパーライトが析出するより、より高温で安定して存
在するため、非常に好都合である。
所定数の残留炭化物を得るために、球状化に及ぼす合金
成分の効果について更に調べたところ、Fe−Ｂ系化合物
が上述の球状化炭化物の核として、残留炭化物を安定化
することが明らかになった。このFe−Ｂ系化合物は、層
状のパーライトが析出するより、より高温で安定して存
在するため、非常に好都合である。
【００１１】つまり、Fe−Ｂ系化合物の助けにより、オ
ーステナイト中に必要相当数の残留炭化物が存在するこ
と、臨界冷却速度を設定して球状化焼なまし処理をする
ことにより、良好な球状化組織が得られることが明らか
となった。かくして、従来のように長時間の熱処理や、
仕上圧延前後の温度をかなり低くすることや、仕上圧延
前に水冷ゾーンを設置することや、あるいは圧延機の能
力を増大させることといった設備の新規な設置や改造は
必要がないことが分かった。しかも、従来実施していた
球状化焼なまし前の酸洗も、短時間熱処理となるため省
略できることが分かった。
ーステナイト中に必要相当数の残留炭化物が存在するこ
と、臨界冷却速度を設定して球状化焼なまし処理をする
ことにより、良好な球状化組織が得られることが明らか
となった。かくして、従来のように長時間の熱処理や、
仕上圧延前後の温度をかなり低くすることや、仕上圧延
前に水冷ゾーンを設置することや、あるいは圧延機の能
力を増大させることといった設備の新規な設置や改造は
必要がないことが分かった。しかも、従来実施していた
球状化焼なまし前の酸洗も、短時間熱処理となるため省
略できることが分かった。
【００１２】更に、Ｂの効果を効果的に発揮させるため
には、Tiを添加して鋼中のＮを固定することが有効であ
ることがわかった。というのは、Tiを添加しないと、Ｂ
は鉄化合物ではなく、窒化物として徒に消費されるから
である。
には、Tiを添加して鋼中のＮを固定することが有効であ
ることがわかった。というのは、Tiを添加しないと、Ｂ
は鉄化合物ではなく、窒化物として徒に消費されるから
である。
【００１３】この発明は、上記の知見に立脚するもので
ある。すなわち、この発明は、Ｃ：0.1mass ％以上、1.
2mass ％以下、Ｂ：0.0010mass％以上、0.0030mass％以
下、Ti：0.01mass％以上、0.03mass％以下及びＮ：0.00
10mass％以上、0.0070mass％以下を含む鋼線材を、最終
仕上温度：900 〜1200℃の条件で熱間圧延し、引き続い
て少なくともAr1 変態点以下の温度まで冷却速度5 ℃/s
以下の冷却速度で連続的に冷却することを特徴とする鋼
線材の直接球状化焼なまし方法である。
ある。すなわち、この発明は、Ｃ：0.1mass ％以上、1.
2mass ％以下、Ｂ：0.0010mass％以上、0.0030mass％以
下、Ti：0.01mass％以上、0.03mass％以下及びＮ：0.00
10mass％以上、0.0070mass％以下を含む鋼線材を、最終
仕上温度：900 〜1200℃の条件で熱間圧延し、引き続い
て少なくともAr1 変態点以下の温度まで冷却速度5 ℃/s
以下の冷却速度で連続的に冷却することを特徴とする鋼
線材の直接球状化焼なまし方法である。
【００１４】この発明においては、上記冷却速度を、５
℃／秒以下の範囲内で、線材のＢ量及びＣ量に応じて定
めることが、より好ましい。
℃／秒以下の範囲内で、線材のＢ量及びＣ量に応じて定
めることが、より好ましい。
【００１５】ここで、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、加熱及
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。もっとも、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、加熱及
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。もっとも、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時間の短縮が図れることは言うまで
もない。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、この発明について具体的に
説明する。まず、この発明で対象とする鋼材について説
明すると、この発明は、製造過程において球状化焼なま
し処理を不可欠とする機械部品用の鋼材すべてに適用す
ることができる。参考のため、その代表鋼種を掲げる
と、高炭素クロム軸受鋼鋼材（JIS G 4805；例えばSUJ
2）、クロム鋼鋼材（JIS G 4104；例えばSCr420）、及
び炭素鋼鋼材（JIS G 4051；例えばS45C）等が挙げられ
る。
説明する。まず、この発明で対象とする鋼材について説
明すると、この発明は、製造過程において球状化焼なま
し処理を不可欠とする機械部品用の鋼材すべてに適用す
ることができる。参考のため、その代表鋼種を掲げる
と、高炭素クロム軸受鋼鋼材（JIS G 4805；例えばSUJ
2）、クロム鋼鋼材（JIS G 4104；例えばSCr420）、及
び炭素鋼鋼材（JIS G 4051；例えばS45C）等が挙げられ
る。
【００１７】次に、上記したような機械部品用鋼材につ
いて、その成分中、特にＣ、Ｂ、Ti、Ｎを上記の範囲に
限定した理由について説明する。 Ｃ：0.1 〜1.2 mass％ 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成分である。Ｃ含有量
が0.1 mass％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、この発明を適用する鋼材のＣ
の下限は 0.1mass％とした。一方、Ｃが 1.2mass％を超
えると初析セメンタイトがネット状に析出し、冷間加工
性が劣化することから、Ｃの上限は 1.2mass％とした。
いて、その成分中、特にＣ、Ｂ、Ti、Ｎを上記の範囲に
限定した理由について説明する。 Ｃ：0.1 〜1.2 mass％ 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成分である。Ｃ含有量
が0.1 mass％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、この発明を適用する鋼材のＣ
の下限は 0.1mass％とした。一方、Ｃが 1.2mass％を超
えると初析セメンタイトがネット状に析出し、冷間加工
性が劣化することから、Ｃの上限は 1.2mass％とした。
【００１８】Ｂ：0.0010〜0.0030mass％ Ｂは、この発明において最も重要な役割を果たす成分で
ある。Ｂが鉄と化合物をつくると、オーステナイト中に
も固溶せずに存在し、残留炭化物と同様に球状化炭化物
の核として炭化物の球状化のために有効に寄与する。Ｂ
含有量が0.0010mass％未満では、その効果が小さく、如
何に球状化焼なまし条件を変化させても層状パーライト
が析出するため良好な球状化組織は得られない。一方、
0.0030mass％を超えると切削性の低下及び化学組成から
みてコストアップとなるので、Ｂ量は0.0010〜0.0030ma
ss％の範囲で添加するものとした。
ある。Ｂが鉄と化合物をつくると、オーステナイト中に
も固溶せずに存在し、残留炭化物と同様に球状化炭化物
の核として炭化物の球状化のために有効に寄与する。Ｂ
含有量が0.0010mass％未満では、その効果が小さく、如
何に球状化焼なまし条件を変化させても層状パーライト
が析出するため良好な球状化組織は得られない。一方、
0.0030mass％を超えると切削性の低下及び化学組成から
みてコストアップとなるので、Ｂ量は0.0010〜0.0030ma
ss％の範囲で添加するものとした。
【００１９】Ti：0.01mass％以上、0.03mass％以下 Tiは、Ｂよりも優先的に鋼中のＮと結合し、窒化物を形
成する傾向にある。このため、必要量のTi添加によりＢ
は窒化物ではなく、鉄化合物をつくることが可能とな
り、この発明におけるＢ添加の効果を有効に作用させる
ことができる。また、Tiの添加により、鋼中にTiの炭窒
化物の微細析出物を生成させ、オーステナイト結晶粒の
異常成長（粗大化）を防止することができる。Ti含有量
が0.01mass％未満ではその効果が小さく、一方、0.03ma
ss％を超えるととTiの炭窒化物が却って粗大化し、結晶
粒の異常成長を阻止できなくなる、あるいは疲労寿命に
悪影響を及ぼすので、Ti量は0.01〜0.03mass％の範囲で
添加するものとした。
成する傾向にある。このため、必要量のTi添加によりＢ
は窒化物ではなく、鉄化合物をつくることが可能とな
り、この発明におけるＢ添加の効果を有効に作用させる
ことができる。また、Tiの添加により、鋼中にTiの炭窒
化物の微細析出物を生成させ、オーステナイト結晶粒の
異常成長（粗大化）を防止することができる。Ti含有量
が0.01mass％未満ではその効果が小さく、一方、0.03ma
ss％を超えるととTiの炭窒化物が却って粗大化し、結晶
粒の異常成長を阻止できなくなる、あるいは疲労寿命に
悪影響を及ぼすので、Ti量は0.01〜0.03mass％の範囲で
添加するものとした。
【００２０】Ｎ：0.0010mass％以上、0.0070mass％以下 Ｎは、Ti添加により鋼中にTiの炭窒化物の微細析出物を
生成させ、オーステナイト結晶粒の異常成長（粗大化）
を防止するために有効に作用する。窒素含有量が0.0010
mass％未満ではその効果が小さく、一方、0.0070mass％
を超えるとTiの炭窒化物が却って粗大化し、結晶粒の異
常成長を阻止できなくなる。あるいは、疲労寿命に悪影
響を及ぼすので、窒素量は、0.0010〜0.0070mass％の範
囲で添加するものとした。
生成させ、オーステナイト結晶粒の異常成長（粗大化）
を防止するために有効に作用する。窒素含有量が0.0010
mass％未満ではその効果が小さく、一方、0.0070mass％
を超えるとTiの炭窒化物が却って粗大化し、結晶粒の異
常成長を阻止できなくなる。あるいは、疲労寿命に悪影
響を及ぼすので、窒素量は、0.0010〜0.0070mass％の範
囲で添加するものとした。
【００２１】以上、必須成分について説明したが、この
発明では、これら４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４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。
【００２２】次に、この発明において、圧延条件及び球
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。 仕上圧延温度：900 〜1200℃ この発明では、仕上圧延温度が 900℃未満でも、この発
明の目的である直接球状化組織を得ることは可能である
が、低すぎると熱間圧延時の変形抵抗が増大し圧延機の
増強が必要となるため、 900℃以上とした。一方、仕上
圧延温度が1200℃を超えると脱炭量が多くなり、また、
表面欠陥が急激に増加するため1200℃を上限とした。圧
延機のメンテナンスの観点から、より好ましくは、950
〜1200℃である。
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。 仕上圧延温度：900 〜1200℃ この発明では、仕上圧延温度が 900℃未満でも、この発
明の目的である直接球状化組織を得ることは可能である
が、低すぎると熱間圧延時の変形抵抗が増大し圧延機の
増強が必要となるため、 900℃以上とした。一方、仕上
圧延温度が1200℃を超えると脱炭量が多くなり、また、
表面欠陥が急激に増加するため1200℃を上限とした。圧
延機のメンテナンスの観点から、より好ましくは、950
〜1200℃である。
【００２３】引き続いて少なくともAr1 変態点以下の温
度まで冷却速度5 ℃/s以下の冷却速度で連続的に冷却す
ること：球状化を促進するには、冷却中にパーライト析
出ではなく残留炭化物を核として球状炭化物を析出、成
長させる必要がある。そのためには、冷却速度の選定が
重要である。安定的に球状化した炭化物を得るために
は、Ar1 変態点以下の温度まで5 ℃/ 秒以下の速度で冷
却することが必要である。この冷却速度が速過ぎると、
層状のパーライトが析出し不良な球状化組織になるた
め、上述の冷却速度に設定した。冷却速度の下限につい
ては、処理時間短縮の点から0.2 ℃/ 秒が好ましい。冷
却速度を下げると、設備長が長くなるため、より好まし
くは、0.3 〜５℃/sである。
度まで冷却速度5 ℃/s以下の冷却速度で連続的に冷却す
ること：球状化を促進するには、冷却中にパーライト析
出ではなく残留炭化物を核として球状炭化物を析出、成
長させる必要がある。そのためには、冷却速度の選定が
重要である。安定的に球状化した炭化物を得るために
は、Ar1 変態点以下の温度まで5 ℃/ 秒以下の速度で冷
却することが必要である。この冷却速度が速過ぎると、
層状のパーライトが析出し不良な球状化組織になるた
め、上述の冷却速度に設定した。冷却速度の下限につい
ては、処理時間短縮の点から0.2 ℃/ 秒が好ましい。冷
却速度を下げると、設備長が長くなるため、より好まし
くは、0.3 〜５℃/sである。
【００２４】この発明では、上述の冷却速度を、５℃／
秒以下の範囲内で、線材のＢ量及びＣ量に応じて定める
ことが、より好適である。良好な球状化組織を得るため
には、残留炭化物数に応じた冷却速度を設定する必要が
ある。残留炭化物数が多いと、冷却速度を大きくするこ
とが可能であるが、残留炭化物数が少ない場合には、冷
却速度が速過ぎると、層状のパーライトが析出し不良な
球状化組織になる。この残留炭化物数は、Ｂ量及びＣ量
が多いほど、多くなる傾向があるため、安定的に球状化
した炭化物を得るためには、５℃／秒以下の範囲内で、
線材のＢ量及びＣ量に応じて定めるのが有利である。
秒以下の範囲内で、線材のＢ量及びＣ量に応じて定める
ことが、より好適である。良好な球状化組織を得るため
には、残留炭化物数に応じた冷却速度を設定する必要が
ある。残留炭化物数が多いと、冷却速度を大きくするこ
とが可能であるが、残留炭化物数が少ない場合には、冷
却速度が速過ぎると、層状のパーライトが析出し不良な
球状化組織になる。この残留炭化物数は、Ｂ量及びＣ量
が多いほど、多くなる傾向があるため、安定的に球状化
した炭化物を得るためには、５℃／秒以下の範囲内で、
線材のＢ量及びＣ量に応じて定めるのが有利である。
【００２５】また、析出させるべき過飽和なＣ量に応じ
ても冷却速度を設定することが有利である。すなわち、
前述の過飽和なＣ量が多い場合には、残留炭化物を核と
して球状炭化物を析出させ、十分に成長させるには、冷
却速度を小さくすることが好ましい。また、過飽和なＣ
量が少ない場合には、冷却速度を大きくすることがで
き、処理時間の短縮が図られる。安定的に球状化した炭
化物を得るためには、少なくとも５℃／秒以下とするの
が好ましい。なお、下限については処理時間短縮の観点
から0.2 ℃／秒が望ましい。
ても冷却速度を設定することが有利である。すなわち、
前述の過飽和なＣ量が多い場合には、残留炭化物を核と
して球状炭化物を析出させ、十分に成長させるには、冷
却速度を小さくすることが好ましい。また、過飽和なＣ
量が少ない場合には、冷却速度を大きくすることがで
き、処理時間の短縮が図られる。安定的に球状化した炭
化物を得るためには、少なくとも５℃／秒以下とするの
が好ましい。なお、下限については処理時間短縮の観点
から0.2 ℃／秒が望ましい。
【００２６】
【実施例】表１に示す種々の成分組成及びAr1 変態点を
有する鋼を、転炉にて溶製し、連続鋳造法で 400mm×56
0 mmのブルームとした。
有する鋼を、転炉にて溶製し、連続鋳造法で 400mm×56
0 mmのブルームとした。
【表１】
【００２７】次いで、表２に示す種々の製造条件で6.50
mmφの線材とした。なお、ブルームの一部は、熱間圧延
により6.85mmφ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（図１(a) 長時間の徐冷法）
で球状化焼なましを行い、更に酸洗・潤滑処理後に6.50
mmφに伸線した（従来法１）。また、特開昭６３−２３
０８２１号公報に開示の方法に従って、6.50mmφの線材
を製造した（従来法２）。
mmφの線材とした。なお、ブルームの一部は、熱間圧延
により6.85mmφ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（図１(a) 長時間の徐冷法）
で球状化焼なましを行い、更に酸洗・潤滑処理後に6.50
mmφに伸線した（従来法１）。また、特開昭６３−２３
０８２１号公報に開示の方法に従って、6.50mmφの線材
を製造した（従来法２）。
【００２８】
【表２】
【００２９】上記した6.50mmφの線材から顕微鏡観察試
料を採取し、硬さ測定及びピクラールにて腐食後にミク
ロ組織の観察を行うとともに、球状化率の測定を行っ
た。球状化率は、走査型電子顕微鏡により 8000 倍で観
察・撮影し、500 個以上の炭化物について長径と短径と
を個々に測定し、長径／短径の比が 2.0以下の炭化物個
数が全炭化物個数に占める割合を球状化率として％で示
した。球状化率が大きくなるほど、良好な球状化組織が
得られていることを示している。更に、６mmφ×８mmの
サンプルを切り出し、冷間で圧縮した場合のサンプルの
表面割れ発生状況の目視検査により、冷間鍛造性を評価
した。得られた結果を表２に併記する。
料を採取し、硬さ測定及びピクラールにて腐食後にミク
ロ組織の観察を行うとともに、球状化率の測定を行っ
た。球状化率は、走査型電子顕微鏡により 8000 倍で観
察・撮影し、500 個以上の炭化物について長径と短径と
を個々に測定し、長径／短径の比が 2.0以下の炭化物個
数が全炭化物個数に占める割合を球状化率として％で示
した。球状化率が大きくなるほど、良好な球状化組織が
得られていることを示している。更に、６mmφ×８mmの
サンプルを切り出し、冷間で圧縮した場合のサンプルの
表面割れ発生状況の目視検査により、冷間鍛造性を評価
した。得られた結果を表２に併記する。
【００３０】鋼No.3, 12, 21は、冷却速度がこの発明の
範囲を高く外れているため、冷却中に層状のパーライト
が析出し、従来例に比べて球状化率が低下するとともに
硬さが高くなっている。鋼No.4, 13, 22は、最終仕上温
度がこの発明の範囲より高いことから、脱炭量が大き
く、表面きずが発生している。鋼No.5, 14, 23は、冷却
停止温度がこの発明の範囲より高いことから変態が未完
であり、層状のパーライトが析出するため、従来例に比
べて球状化率が低下するとともに硬さが高くなってい
る。鋼No.6, 7, 8, 15, 16, 17, 24, 25, 26は、Fe−Ｂ
系化合物の数が少なく、必要数の球状化炭化物の核が得
られないため、従来例に比べて球状化率が低下するとと
もに硬さが高くなっている。
範囲を高く外れているため、冷却中に層状のパーライト
が析出し、従来例に比べて球状化率が低下するとともに
硬さが高くなっている。鋼No.4, 13, 22は、最終仕上温
度がこの発明の範囲より高いことから、脱炭量が大き
く、表面きずが発生している。鋼No.5, 14, 23は、冷却
停止温度がこの発明の範囲より高いことから変態が未完
であり、層状のパーライトが析出するため、従来例に比
べて球状化率が低下するとともに硬さが高くなってい
る。鋼No.6, 7, 8, 15, 16, 17, 24, 25, 26は、Fe−Ｂ
系化合物の数が少なく、必要数の球状化炭化物の核が得
られないため、従来例に比べて球状化率が低下するとと
もに硬さが高くなっている。
【００３１】一方、鋼No.1, 2, 10, 11, 19, 20 は、こ
の発明に従う鋼であり、従来例と同等以上の球状化率
と、同等以上の軟らかさを得ることができた。また、冷
間鍛造性も、この発明で得られたものは従来のバッチ処
理による球状化焼なましに冷間伸線を施した材料と同等
以上であり、短時間処理による省エネルギー効果は極め
て大きい。
の発明に従う鋼であり、従来例と同等以上の球状化率
と、同等以上の軟らかさを得ることができた。また、冷
間鍛造性も、この発明で得られたものは従来のバッチ処
理による球状化焼なましに冷間伸線を施した材料と同等
以上であり、短時間処理による省エネルギー効果は極め
て大きい。
【００３２】
【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】一般的な球状化焼なましにおける熱履歴を示し
たもので、(a) は徐冷法、(b)は２段法である。
たもので、(a) は徐冷法、(b)は２段法である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 松崎 明博 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 山下 孝子 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 AA02 AA05 AA06 AA07 AA11 AA12 AA16 AA21 AA27 AA29 AA31 AA35 BA02 CC04 CD02
Claims (2)
- 【請求項１】Ｃ：0.1mass ％以上、1.2mass ％以下、 Ｂ：0.0010mass％以上、0.0030mass％以下、 Ti：0.01mass％以上、0.03mass％以下及び Ｎ：0.0010mass％以上、0.0070mass％以下 を含む鋼線材を、最終仕上温度：900 〜1200℃の条件で
熱間圧延し、引き続いて少なくともAr1 変態点以下の温
度まで冷却速度5 ℃/s以下の冷却速度で連続的に冷却す
ることを特徴とする鋼線材の直接球状化焼なまし方法。 - 【請求項２】 冷却速度をＢ量及びＣ量に応じて定める
ことを特徴とする請求項１記載の鋼線材の直接球状化焼
なまし方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11075588A JP2000273542A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP11075588A JP2000273542A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 鋼線材の直接球状化焼なまし方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000273542A true JP2000273542A (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=13580522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11075588A Pending JP2000273542A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 鋼線材の直接球状化焼なまし方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000273542A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012183563A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Jtekt Corp | 車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法 |
| CN103993140A (zh) * | 2014-04-19 | 2014-08-20 | 东莞市科力钢铁线材有限公司 | 一种低硬度紧固件线材的球化退火工艺 |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP11075588A patent/JP2000273542A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012183563A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Jtekt Corp | 車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法 |
| CN103993140A (zh) * | 2014-04-19 | 2014-08-20 | 东莞市科力钢铁线材有限公司 | 一种低硬度紧固件线材的球化退火工艺 |
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