JP2000328141A - 表面層を硬化させた無合金あるいは低合金の鋼の長尺製品や平坦製品を作製するための熱処理方法 - Google Patents
表面層を硬化させた無合金あるいは低合金の鋼の長尺製品や平坦製品を作製するための熱処理方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周知の方法で処理された加工品に比べて、強
度特性を維持した場合、より大きい粘り強度特性を有す
る表面層硬化させた長尺製品や平坦製品を作製する熱処
理方法を提示する。 【解決手段】 以下の工程、加工品の表面領域のマルテ
ンサイト組織を調整する加工品の第一冷却処理と、加工
品の芯を冷却するため下部臨界冷却速度以下の冷却速度
による加工品の第二冷却処理とを含む、無合金や低合金
の鋼から成る表面層を硬化させた長尺製品や平坦製品を
作製するための熱処理方法にあって、第一冷却処理が繰
り返される多数の工程で実施され、各処理工程が加工品
の表面領域の一部のみをそれぞれマルテンサイト変換す
るためマルテンサイト開始温度以下の温度に冷却するこ
とおよびそれに続く既に形成されたマルテンサイト組織
の一部および／またはマルテンサイト・オーステナイト
の境界層を緩和するための時間的な期間からなる。
度特性を維持した場合、より大きい粘り強度特性を有す
る表面層硬化させた長尺製品や平坦製品を作製する熱処
理方法を提示する。 【解決手段】 以下の工程、加工品の表面領域のマルテ
ンサイト組織を調整する加工品の第一冷却処理と、加工
品の芯を冷却するため下部臨界冷却速度以下の冷却速度
による加工品の第二冷却処理とを含む、無合金や低合金
の鋼から成る表面層を硬化させた長尺製品や平坦製品を
作製するための熱処理方法にあって、第一冷却処理が繰
り返される多数の工程で実施され、各処理工程が加工品
の表面領域の一部のみをそれぞれマルテンサイト変換す
るためマルテンサイト開始温度以下の温度に冷却するこ
とおよびそれに続く既に形成されたマルテンサイト組織
の一部および／またはマルテンサイト・オーステナイト
の境界層を緩和するための時間的な期間からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、以下の工程、加
工品の表面領域のマルテンサイト組織を調整する加工品
の第一冷却処理と、加工品の芯を冷却するため下部臨界
冷却速度以下の冷却速度による加工品の第二冷却処理と
を含む、無合金や低合金の鋼から成る表面層を硬化させ
た長尺製品や平坦製品を作製するための熱処理方法に関
する。これに関連して、下部臨界冷却速度とは、約１％
のマルテンサイトを形成するのに十分な、つまり加工品
がマルテンサイトでなく、フェライト・パーライト組織
となるようにゆっくりと冷却される冷却速度であると解
すべきである。
工品の表面領域のマルテンサイト組織を調整する加工品
の第一冷却処理と、加工品の芯を冷却するため下部臨界
冷却速度以下の冷却速度による加工品の第二冷却処理と
を含む、無合金や低合金の鋼から成る表面層を硬化させ
た長尺製品や平坦製品を作製するための熱処理方法に関
する。これに関連して、下部臨界冷却速度とは、約１％
のマルテンサイトを形成するのに十分な、つまり加工品
がマルテンサイトでなく、フェライト・パーライト組織
となるようにゆっくりと冷却される冷却速度であると解
すべきである。
【０００２】
【従来の技術】表面層を硬化させ自己焼き戻しする長尺
製品（線材、棒鋼、半型鋼あるいは完成型鋼等）を作製
する周知の方法では、通例オーステナイト温度から始め
て適当な冷却装置（通常水冷）によりマルテンサイト開
始温度Ｍs 以下の一回の焼入工程により加工品の表面層
に硬化組織を作り、次に冷却を中断した後長尺製品の内
部に未だある残留熱により焼戻しされる。この方法は、
通常圧延熱から直接来るものを使用するが、基本的に後
続する熱処理（例えば焼きならし）の場合でも使用され
る。この処理に使用される鋼は通常炭素量が 0.03 〜
0.25 ％で、マンガン量が 0.3〜 1.6％で、他の合金成
分が種々の添加量となる低合金の構造鋼である。つま
り、例えば水冷区間で構造鉄骨用の強化鋼を焼入するこ
とが知られている。長尺製品の表面領域でマルテンサイ
ト変換される組織の一定の深さを調整した後、加工品の
内部の残留熱による自己焼戻しが続く。これにより材料
分析と調質された表面層の大きさに応じて強度特性と粘
り特性（延性）の一定の組み合わせが生じる。
製品（線材、棒鋼、半型鋼あるいは完成型鋼等）を作製
する周知の方法では、通例オーステナイト温度から始め
て適当な冷却装置（通常水冷）によりマルテンサイト開
始温度Ｍs 以下の一回の焼入工程により加工品の表面層
に硬化組織を作り、次に冷却を中断した後長尺製品の内
部に未だある残留熱により焼戻しされる。この方法は、
通常圧延熱から直接来るものを使用するが、基本的に後
続する熱処理（例えば焼きならし）の場合でも使用され
る。この処理に使用される鋼は通常炭素量が 0.03 〜
0.25 ％で、マンガン量が 0.3〜 1.6％で、他の合金成
分が種々の添加量となる低合金の構造鋼である。つま
り、例えば水冷区間で構造鉄骨用の強化鋼を焼入するこ
とが知られている。長尺製品の表面領域でマルテンサイ
ト変換される組織の一定の深さを調整した後、加工品の
内部の残留熱による自己焼戻しが続く。これにより材料
分析と調質された表面層の大きさに応じて強度特性と粘
り特性（延性）の一定の組み合わせが生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術に鑑
み、この発明の課題は、周知の方法で処理された加工品
に比べて、強度特性を維持した場合、より大きい粘り強
度特性を有する表面層硬化させた長尺製品や平坦製品を
作製する熱処理方法を提示することにある。
み、この発明の課題は、周知の方法で処理された加工品
に比べて、強度特性を維持した場合、より大きい粘り強
度特性を有する表面層硬化させた長尺製品や平坦製品を
作製する熱処理方法を提示することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、以下の工程、加工品の表面領域のマルテンサイ
ト組織を調整する加工品の第一冷却処理と、加工品の芯
を冷却するため下部臨界冷却速度以下の冷却速度による
加工品の第二冷却処理とを含む、無合金や低合金の鋼か
ら成る表面層を硬化させた長尺製品や平坦製品を作製す
るための熱処理方法にあって、第一冷却処理が繰り返さ
れる多数の工程で実施され、各処理工程が加工品の表面
領域の一部のみをそれぞれマルテンサイト変換するため
マルテンサイト開始温度以下の温度に冷却することおよ
びそれに続く既に形成されたマルテンサイト組織の一部
および／またはマルテンサイト・オーステナイトの境界
層を緩和するための時間的な期間からなることによって
解決されている。
により、以下の工程、加工品の表面領域のマルテンサイ
ト組織を調整する加工品の第一冷却処理と、加工品の芯
を冷却するため下部臨界冷却速度以下の冷却速度による
加工品の第二冷却処理とを含む、無合金や低合金の鋼か
ら成る表面層を硬化させた長尺製品や平坦製品を作製す
るための熱処理方法にあって、第一冷却処理が繰り返さ
れる多数の工程で実施され、各処理工程が加工品の表面
領域の一部のみをそれぞれマルテンサイト変換するため
マルテンサイト開始温度以下の温度に冷却することおよ
びそれに続く既に形成されたマルテンサイト組織の一部
および／またはマルテンサイト・オーステナイトの境界
層を緩和するための時間的な期間からなることによって
解決されている。
【０００５】この発明による他の有利な構成は特許請求
の範囲の従属請求項に記載されている。
の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００６】
【発明の実施の形態】ここに提案する方法によれば、繰
り返しの多数の工程でオーステナイトからマルテンサイ
トへ変換する第一冷却処理が行われ、各処理工程は加工
品の表面領域の一部のみをマルテンサイト変換するため
にマルテンサイト開始温度以下の温度に冷却することお
よびそれに引き続く形成されたマルテンサイト組織部分
および／またはマルテンサイトとオーステナイトの表面
領域の時間的に緩和期間とで構成されている。
り返しの多数の工程でオーステナイトからマルテンサイ
トへ変換する第一冷却処理が行われ、各処理工程は加工
品の表面領域の一部のみをマルテンサイト変換するため
にマルテンサイト開始温度以下の温度に冷却することお
よびそれに引き続く形成されたマルテンサイト組織部分
および／またはマルテンサイトとオーステナイトの表面
領域の時間的に緩和期間とで構成されている。
【０００７】組織が望む表面領域の深さで完全にマルテ
ンサイト変換するまで、個々の工程を何度も繰り返す。
ここに提案する熱処理方法で調整されたより良好な特性
は周知の方法に比べて改善された経過をするマルテンサ
イト形成の結果である。冷却処理を個々の処理の間に休
止期間を有する多数の下位工程に分配することにより、
僅かなマイクロクラックしか示さず、機械的は応力（冷
間変形）の時に大きな塑性を示す硬化組織を発生させ、
これが取り分け引張試験で伸び率の値の上昇が顕著にな
る。
ンサイト変換するまで、個々の工程を何度も繰り返す。
ここに提案する熱処理方法で調整されたより良好な特性
は周知の方法に比べて改善された経過をするマルテンサ
イト形成の結果である。冷却処理を個々の処理の間に休
止期間を有する多数の下位工程に分配することにより、
僅かなマイクロクラックしか示さず、機械的は応力（冷
間変形）の時に大きな塑性を示す硬化組織を発生させ、
これが取り分け引張試験で伸び率の値の上昇が顕著にな
る。
【０００８】この発明を理解の基礎はマルテンサイト変
換の本質にある。鉄合金をＡC3（加熱中にフェライトの
オーステナイトへの変換が終了する温度）以上の温度に
加熱して、次いでこれを十分大きな冷却速度で焼入れす
れば、オーステナイト組織がマルテンサイト変換する。
マルテンサイト変換の特異性は、拡散で制御される変換
機構に比べて、この変換が熱なしで行われる点にある。
これは変換の持続が一定の温度に維持することにより行
われるのでなく、更に冷却する時にのみカスケード式に
更に経過することを意味する。等温保持時間は拡散制御
される変換の場合のように全体の組織のマルテンサイト
の集合成分の増加を与えない。成長したマルテンサイト
結晶の大きさはそれ以前のオーステナイト粒径により制
限される。マルテンサイト自体の変換は今日確実になっ
ているモデルにより二つの工程で行われる。面心立方格
子から体心立方格子へ格子定数が変化する変形工程と新
たに形成されたマルテンサイトを格子定数を保持したマ
ッチング工程である。格子を面心立方型から体心立方型
への変換および新たに形成されたマルテンサイトのマッ
チングは必ずオーステナイトの変形も与える。何故な
ら、マルテンサイト変換は第一に約３％の体積膨張に結
び付き、更に相境界で基本的に異なる二つの格子タイ
プ、つまり体心立方と面心立方型が互いに押し合うする
からである（図８を参照）。その場合、避け難いマッチ
ング応力のためマルテンサイトとオーステナイトの相境
界で材料を分離させたくないなら、オーステナイトが発
生した変形を転位の移動または双晶形成により食い止め
なければならない。その場合、オーステナイトの残留組
織のみが生じる。何故なら、マルテンサイトの降伏応力
はオーステナイトのそれより非常に高いからである。
換の本質にある。鉄合金をＡC3（加熱中にフェライトの
オーステナイトへの変換が終了する温度）以上の温度に
加熱して、次いでこれを十分大きな冷却速度で焼入れす
れば、オーステナイト組織がマルテンサイト変換する。
マルテンサイト変換の特異性は、拡散で制御される変換
機構に比べて、この変換が熱なしで行われる点にある。
これは変換の持続が一定の温度に維持することにより行
われるのでなく、更に冷却する時にのみカスケード式に
更に経過することを意味する。等温保持時間は拡散制御
される変換の場合のように全体の組織のマルテンサイト
の集合成分の増加を与えない。成長したマルテンサイト
結晶の大きさはそれ以前のオーステナイト粒径により制
限される。マルテンサイト自体の変換は今日確実になっ
ているモデルにより二つの工程で行われる。面心立方格
子から体心立方格子へ格子定数が変化する変形工程と新
たに形成されたマルテンサイトを格子定数を保持したマ
ッチング工程である。格子を面心立方型から体心立方型
への変換および新たに形成されたマルテンサイトのマッ
チングは必ずオーステナイトの変形も与える。何故な
ら、マルテンサイト変換は第一に約３％の体積膨張に結
び付き、更に相境界で基本的に異なる二つの格子タイ
プ、つまり体心立方と面心立方型が互いに押し合うする
からである（図８を参照）。その場合、避け難いマッチ
ング応力のためマルテンサイトとオーステナイトの相境
界で材料を分離させたくないなら、オーステナイトが発
生した変形を転位の移動または双晶形成により食い止め
なければならない。その場合、オーステナイトの残留組
織のみが生じる。何故なら、マルテンサイトの降伏応力
はオーステナイトのそれより非常に高いからである。
【０００９】通常、このマッチング変形は材料の分離な
しには行われないので、工業鋼は証明されたように、マ
ルテンサイト工程で焼入を行った後、多かれ少なかれ多
数のマイクロクラックを示す。これ等のマイクロクラッ
ク自体は材料の粘りと延性を低減する。何故なら、（例
えば引張試験の）機械的な負荷ではクラックは更に材料
分離の芽として働き、材料の一般的な機能不良に導く。
逆に、マイクロクラックの個数の低減は全体として材料
の粘りや延性に関して肯定的に作用し、これは引張試験
の伸び率に対して高い値を示す。
しには行われないので、工業鋼は証明されたように、マ
ルテンサイト工程で焼入を行った後、多かれ少なかれ多
数のマイクロクラックを示す。これ等のマイクロクラッ
ク自体は材料の粘りと延性を低減する。何故なら、（例
えば引張試験の）機械的な負荷ではクラックは更に材料
分離の芽として働き、材料の一般的な機能不良に導く。
逆に、マイクロクラックの個数の低減は全体として材料
の粘りや延性に関して肯定的に作用し、これは引張試験
の伸び率に対して高い値を示す。
【００１０】マイクロクラックを低減することに鑑み、
この発明によりマルテンサイト変換が一度の焼入処理で
はなく、段階的に経過し、個々の変換期間の間にある短
い緩和期間により進行する熱処理方法が提案されてい
る。これには、加工品を必ず短時間だけマルテンサイド
工程で冷却し、その後、温度をバランスさせ、新たにマ
ルテンサイト開始温度以下の温度で焼入処理を行う。
この発明によりマルテンサイト変換が一度の焼入処理で
はなく、段階的に経過し、個々の変換期間の間にある短
い緩和期間により進行する熱処理方法が提案されてい
る。これには、加工品を必ず短時間だけマルテンサイド
工程で冷却し、その後、温度をバランスさせ、新たにマ
ルテンサイト開始温度以下の温度で焼入処理を行う。
【００１１】温度を平衡させることは、Ａ1 以下の温度
で材料の残留熱により適当な冷却処理時に形成されるマ
ルテンサイト組織成分の自己焼戻しによりあるいはそれ
に結び付く格子の圧力低下により行われる。更に、個々
の処理工程の緩和期間の間に加工品は再びオーステナイ
ト温度になり、既に形成されていたマルテンサイトを一
部オーステナイトに逆変換させることが提案されてい
る。これにより組織の更なる微細の外に、マルテンサイ
ト変換時に著しく小さいマイクロクラックが生じる。
で材料の残留熱により適当な冷却処理時に形成されるマ
ルテンサイト組織成分の自己焼戻しによりあるいはそれ
に結び付く格子の圧力低下により行われる。更に、個々
の処理工程の緩和期間の間に加工品は再びオーステナイ
ト温度になり、既に形成されていたマルテンサイトを一
部オーステナイトに逆変換させることが提案されてい
る。これにより組織の更なる微細の外に、マルテンサイ
ト変換時に著しく小さいマイクロクラックが生じる。
【００１２】提案する方法により二つの効果が得られ
る。先ず第一に同時に変換した領域の大きさがより小さ
くなる。これにより相境界、オーステナイとマルテンサ
イトで全体的により小さいマッチング応力が生じる。こ
れはマイクロクラックの形成を低減する。他方で、マル
テンサイトと取り囲むオーステナイと緩和期間に経過す
る回復過程により（主として転位の移動により）マッチ
ング応力を減らす可能性を有する。これにより、多数の
隣接する相境界の応力場を時間的に考慮しても生じる面
心立方と体心立方の相境界の劈開破壊応力を越えること
が全体的に阻止される。
る。先ず第一に同時に変換した領域の大きさがより小さ
くなる。これにより相境界、オーステナイとマルテンサ
イトで全体的により小さいマッチング応力が生じる。こ
れはマイクロクラックの形成を低減する。他方で、マル
テンサイトと取り囲むオーステナイと緩和期間に経過す
る回復過程により（主として転位の移動により）マッチ
ング応力を減らす可能性を有する。これにより、多数の
隣接する相境界の応力場を時間的に考慮しても生じる面
心立方と体心立方の相境界の劈開破壊応力を越えること
が全体的に阻止される。
【００１３】提案する熱処理は加工品の圧延処理に直接
続くが、以前に行った他の熱処理、例えば通常の焼鈍に
直接続けることも考えられる。
続くが、以前に行った他の熱処理、例えば通常の焼鈍に
直接続けることも考えられる。
【００１４】
【実施例】この発明の他の利点およびその詳細を以下の
説明する。
説明する。
【００１５】図１はここに提案する方法で焼入した表面
領域を有する全直径が 40 mmのコンクリートウェブ鋼の
温度時間曲線を示す。温度変化は長尺製品の表面（１）
と芯（２）に対しておよび平均（３）で示してある。加
工品は長さの異なる多数の冷却区域から成る冷却区間を
通過する。冷却剤は水である。大きいまたは小さいα値
で表して、加工品は冷却区域２，４，６と８でマルテン
サイト開始温度以下の温度に焼入されるが、この温度は
マルテンサイト終了温度以上にある。冷却区域１，３，
５，７と９では、次にここでは自己焼戻しにより時間的
に緩和期間となる。具体的な例では、材料は約 1000 ℃
の温度から、冷却区域２で短時間にマルテンサイト開始
温度以下の温度に焼入される。マルテンサイト開始温度
は鋼の組成に依存し、例示的な鋼では約 410℃である。
次の冷却区域では材料は緩和期間を通過するが、既にマ
ルテンサイト変換した領域は加工品内ある残留熱自体に
より焼戻しされる。加えて、マルテンサイトを取り囲む
オーステナイトはマッチング応力を低下させる可能性を
持っている。
領域を有する全直径が 40 mmのコンクリートウェブ鋼の
温度時間曲線を示す。温度変化は長尺製品の表面（１）
と芯（２）に対しておよび平均（３）で示してある。加
工品は長さの異なる多数の冷却区域から成る冷却区間を
通過する。冷却剤は水である。大きいまたは小さいα値
で表して、加工品は冷却区域２，４，６と８でマルテン
サイト開始温度以下の温度に焼入されるが、この温度は
マルテンサイト終了温度以上にある。冷却区域１，３，
５，７と９では、次にここでは自己焼戻しにより時間的
に緩和期間となる。具体的な例では、材料は約 1000 ℃
の温度から、冷却区域２で短時間にマルテンサイト開始
温度以下の温度に焼入される。マルテンサイト開始温度
は鋼の組成に依存し、例示的な鋼では約 410℃である。
次の冷却区域では材料は緩和期間を通過するが、既にマ
ルテンサイト変換した領域は加工品内ある残留熱自体に
より焼戻しされる。加えて、マルテンサイトを取り囲む
オーステナイトはマッチング応力を低下させる可能性を
持っている。
【００１６】冷却部分工程、つまり焼入とマルテンサイ
トとオーステナイトの間のマッチング横領区を低下させ
る自己焼戻しの上記経過は何度む繰り返される。その場
合、未だ存在しているオーステナイト組織部分が長尺製
品の表面領域でもマルテンサイトに変換する。図１は表
面領域のみで焼入と焼戻しとなるが、加工品の芯はゆっ
くりと冷却される。
トとオーステナイトの間のマッチング横領区を低下させ
る自己焼戻しの上記経過は何度む繰り返される。その場
合、未だ存在しているオーステナイト組織部分が長尺製
品の表面領域でもマルテンサイトに変換する。図１は表
面領域のみで焼入と焼戻しとなるが、加工品の芯はゆっ
くりと冷却される。
【００１７】図２により、冷却区域２，４，６と８での
みマルテンサイト組織変換が生じることが分かる。４つ
の冷却処理工程を経過した後には、この例の場合、長尺
製品の初期断面の 30 ％がマルテンサイトに変換され
る。第一冷却処理の終了後、下部臨界冷却速度以下にあ
る冷却速度の処理が続く。この場合、未だオーステナイ
トの芯組織がフェライト・パーライト変換する。
みマルテンサイト組織変換が生じることが分かる。４つ
の冷却処理工程を経過した後には、この例の場合、長尺
製品の初期断面の 30 ％がマルテンサイトに変換され
る。第一冷却処理の終了後、下部臨界冷却速度以下にあ
る冷却速度の処理が続く。この場合、未だオーステナイ
トの芯組織がフェライト・パーライト変換する。
【００１８】これに比べて、図３は同じ鋼であるが、長
尺製品の小さい直径（20 mm)に対する温度冷却時間曲線
を示す。加工品はより早い速度で個々の冷却区間を通し
て搬送される。ここでは例として 1,500 m/sの速度で搬
送される。従って、個々の冷却処理工程は比較してより
早く経過するが、ここでもマルテンサイト開始温度以下
の温度への焼入と自己焼戻しによる組織の緩和期間を明
確に認めることができる。新しい冷却区域を通過すると
長尺製品の断面の約 30 ％がマルテンサイト変換する
（図４）。
尺製品の小さい直径（20 mm)に対する温度冷却時間曲線
を示す。加工品はより早い速度で個々の冷却区間を通し
て搬送される。ここでは例として 1,500 m/sの速度で搬
送される。従って、個々の冷却処理工程は比較してより
早く経過するが、ここでもマルテンサイト開始温度以下
の温度への焼入と自己焼戻しによる組織の緩和期間を明
確に認めることができる。新しい冷却区域を通過すると
長尺製品の断面の約 30 ％がマルテンサイト変換する
（図４）。
【００１９】図５と６は長尺製品の表面層を焼入する周
知の方法とこの発明により提案する方法の相違を示す。
通常の方法でも 35 ％のマルテンサイト組織が表面領域
で生じるが、一度焼入処理しているため次の一回の焼戻
しにより組織にマイクロクラックが発生し、これに関連
して粘り特性が悪化する。これはこの発明による方法で
改善される。図７と８は同じ強度値で粘り特性が上昇す
ることを示し、これ等の図面には非合金構造鋼の降伏強
度あるいは引張強度上の伸び率が示してある。これは、
通常の方法（Ｉ）とこの発明による方法（II）に比べて
表面層焼入されている。
知の方法とこの発明により提案する方法の相違を示す。
通常の方法でも 35 ％のマルテンサイト組織が表面領域
で生じるが、一度焼入処理しているため次の一回の焼戻
しにより組織にマイクロクラックが発生し、これに関連
して粘り特性が悪化する。これはこの発明による方法で
改善される。図７と８は同じ強度値で粘り特性が上昇す
ることを示し、これ等の図面には非合金構造鋼の降伏強
度あるいは引張強度上の伸び率が示してある。これは、
通常の方法（Ｉ）とこの発明による方法（II）に比べて
表面層焼入されている。
【００２０】提案する方法によれば、特にコンクリート
鋼が表面層焼入れされる。これは取り分け鉄骨構造の梁
を作製する鉄筋として応用される。
鋼が表面層焼入れされる。これは取り分け鉄骨構造の梁
を作製する鉄筋として応用される。
【００２１】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明の熱処
理方法により周知の方法で処理された加工品に比べて強
度特性を維持した場合、より大きい粘り強度特性を有す
る表面層硬化させた長尺製品や平坦製品を作製すること
ができる。
理方法により周知の方法で処理された加工品に比べて強
度特性を維持した場合、より大きい粘り強度特性を有す
る表面層硬化させた長尺製品や平坦製品を作製すること
ができる。
【図１】 全直径が 40 mmのここに提案する方法で焼入
した表面領域を持つコンクリートリブ鋼の温度・時間曲
線、
した表面領域を持つコンクリートリブ鋼の温度・時間曲
線、
【図２】 図１のコンクリートリブ鋼の直径に対する温
度分布、
度分布、
【図３】 全直径が 20 mmのここに提案する方法で焼入
した表面領域を持つコンクリートリブ鋼の温度・時間曲
線、
した表面領域を持つコンクリートリブ鋼の温度・時間曲
線、
【図４】 図３のコンクリートリブ鋼の直径に対する温
度分布、
度分布、
【図５】 全直径が 40 mmの周知の方法で焼入した表面
領域を持つコンクリートリブ鋼の温度・時間曲線、
領域を持つコンクリートリブ鋼の温度・時間曲線、
【図６】 図５のコンクリートリブ鋼の直径に対する温
度分布、
度分布、
【図７】 通常およびこの発明による方法による表面層
焼入で比較した無合金の構造鋼（Ｃ≒ 0.25 ％，Ｓi ≒
0.29 ％，Ｍn ≒ 1.0％）での降伏強度に対する伸び率
の図面、
焼入で比較した無合金の構造鋼（Ｃ≒ 0.25 ％，Ｓi ≒
0.29 ％，Ｍn ≒ 1.0％）での降伏強度に対する伸び率
の図面、
【図８】 通常およびこの発明による方法による表面層
焼入で比較した無合金の構造鋼（Ｃ≒ 0.25 ％，Ｓi ≒
0.29 ％，Ｍn ≒ 1.0％）での引張強度に対する伸び率
の図面、
焼入で比較した無合金の構造鋼（Ｃ≒ 0.25 ％，Ｓi ≒
0.29 ％，Ｍn ≒ 1.0％）での引張強度に対する伸び率
の図面、
【図９】 取り囲んでいるオーステナイ・マトリックス
のマルテンサイト変換とマッチング変形を示す模式図で
ある。
のマルテンサイト変換とマッチング変形を示す模式図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイネルト・マイヤー ドイツ連邦共和国、40699 エルクラート、 フリーデンストラーセ、５
Claims (8)
- 【請求項１】 以下の工程、 加工品の表面領域のマルテンサイト組織を調整する加工
品の第一冷却処理と、加工品の芯を冷却するため下部臨
界冷却速度以下の冷却速度による加工品の第二冷却処理
とを含む、 無合金や低合金の鋼から成る表面層を硬化させた長尺製
品や平坦製品を作製するための熱処理方法において、 第一冷却処理が繰り返される多数の工程で実施され、各
処理工程が加工品の表面領域の一部のみをそれぞれマル
テンサイト変換するためマルテンサイト開始温度以下の
温度に冷却することおよびそれに続く既に形成されたマ
ルテンサイト組織の一部および／またはマルテンサイト
・オーステナイトの境界層を緩和するための時間的な期
間からなることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 個々の処理工程の緩和期間中に対応する
冷却処理で形成されるマルテンサイト組織の一部の自己
焼戻しは加工品の内部にある残留熱により行われること
を特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 個々の処理工程の緩和期間中に加工品は
既に形成されたマルテンサイトをオーステナイトに一部
戻し変換するため加工品を再びオーステナイト化温度に
されることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 冷却処理の工程の回数は焼入すべき望む
表面層の深さに応じて選択されることを特徴とする請求
項１に記載の方法。 - 【請求項５】 加工品の圧延処理に直接続くことを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 熱処理に直接続くことを特徴とする請求
項１に記載の方法。 - 【請求項７】 作製すべき鋼はコンクリート鋼であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 請求項１の方法で作製された鋼を梁ある
いは鉄筋の作製のために使用する。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19921286:4 | 1999-05-07 | ||
| DE19921286A DE19921286A1 (de) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Wärmebehandlungsverfahren zur Herstellung randschichtgehärteter Lang- nd Flachprodukte aus unlegierten oder niedriglegierten Stählen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000328141A true JP2000328141A (ja) | 2000-11-28 |
Family
ID=7907440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000133603A Withdrawn JP2000328141A (ja) | 1999-05-07 | 2000-05-02 | 表面層を硬化させた無合金あるいは低合金の鋼の長尺製品や平坦製品を作製するための熱処理方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6355119B1 (ja) |
| EP (1) | EP1050591A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000328141A (ja) |
| DE (1) | DE19921286A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106756504A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-31 | 鞍钢集团铁路运输设备制造公司 | 一种球磨机衬板及其制作方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9132567B2 (en) * | 2007-03-23 | 2015-09-15 | Dayton Progress Corporation | Tools with a thermo-mechanically modified working region and methods of forming such tools |
| US8968495B2 (en) * | 2007-03-23 | 2015-03-03 | Dayton Progress Corporation | Methods of thermo-mechanically processing tool steel and tools made from thermo-mechanically processed tool steels |
| WO2009102848A1 (en) * | 2008-02-15 | 2009-08-20 | Dayton Progress Corporation | Methods of thermo-mechanically processing tool steel and tools made from thermo-mechanically processed tool steels |
| US8518195B2 (en) * | 2012-01-20 | 2013-08-27 | GM Global Technology Operations LLC | Heat treatment for producing steel sheet with high strength and ductility |
| CN107480328B (zh) * | 2017-07-04 | 2022-09-20 | 山东建筑大学 | 一种基于q＆p工艺的碳配分理论计算方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL168000C (nl) * | 1971-04-14 | 1982-02-16 | Koninklijke Hoogovens En Staal | Werkwijze voor het vervaardigen van door warmwalsen geprofileerd staafmateriaal uit laagkoolstofstaal, alsmede gelaste produkten, zoals betonmatten, vervaardigd uit met deze werkwijze verkregen geprofileerde staven. |
| US4180418A (en) * | 1973-09-11 | 1979-12-25 | Stahlwerke Peine-Salzgitter A.G. | Method of making a steel wire adapted for cold drawing |
| IT1090143B (it) * | 1975-01-29 | 1985-06-18 | Centre Rech Metallurgique | Procedimento per fabbricare dei prodotti laminati di acciaio |
| DE2916218A1 (de) * | 1979-04-21 | 1980-10-23 | Florin Stahl Walzwerk | Verfahren zur herstellung von walzstahlerzeugnissen mit mehrschichtigem gefuegeaufbau |
| LU82858A1 (fr) * | 1980-10-16 | 1982-05-10 | Arbed | Procede de fabrication de lamines en acier presentant une bonne soudabilite,haute limite d'elasticite et une resilience a tres basses temperatures |
| DE3431008C2 (de) * | 1984-08-23 | 1986-10-16 | Dyckerhoff & Widmann AG, 8000 München | Wärmebehandlung von warmgewalzten Stäben oder Drähten |
-
1999
- 1999-05-07 DE DE19921286A patent/DE19921286A1/de not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-04-22 EP EP00108714A patent/EP1050591A3/de not_active Withdrawn
- 2000-05-02 JP JP2000133603A patent/JP2000328141A/ja not_active Withdrawn
- 2000-05-05 US US09/566,206 patent/US6355119B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106756504A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-31 | 鞍钢集团铁路运输设备制造公司 | 一种球磨机衬板及其制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6355119B1 (en) | 2002-03-12 |
| EP1050591A2 (de) | 2000-11-08 |
| EP1050591A3 (de) | 2004-06-23 |
| DE19921286A1 (de) | 2000-11-09 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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