JP2001123221A - 高炭素軸受鋼の軟化熱処理方法 - Google Patents
高炭素軸受鋼の軟化熱処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高炭素軸受鋼を熱間圧延、または熱間鍛造後
に、直接軟化することができる製造方法を提供する。 【解決手段】熱間圧延した線材や熱間鍛造した部品を、
８００〜５００℃における冷却速度を０．５〜５℃／秒
に調整して、５００〜２５０℃まで一次冷却して、引き
続き７８０〜８８０℃に短時間で再加熱して、ｔ＝５３
０−０．６×Ｔ（ｔ：保持時間（秒）、Ｔ：再加熱温度
（℃））を越えない時間保持し、６００℃まで速度０．
１〜３℃／秒となるように二次冷却することを特徴とす
るインライン軟化熱処理方法
に、直接軟化することができる製造方法を提供する。 【解決手段】熱間圧延した線材や熱間鍛造した部品を、
８００〜５００℃における冷却速度を０．５〜５℃／秒
に調整して、５００〜２５０℃まで一次冷却して、引き
続き７８０〜８８０℃に短時間で再加熱して、ｔ＝５３
０−０．６×Ｔ（ｔ：保持時間（秒）、Ｔ：再加熱温度
（℃））を越えない時間保持し、６００℃まで速度０．
１〜３℃／秒となるように二次冷却することを特徴とす
るインライン軟化熱処理方法
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延、または
熱間鍛造された高炭素軸受鋼の軟化熱処理に関する。
熱間鍛造された高炭素軸受鋼の軟化熱処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】０．７〜１．３重量％のＣを含有する軸
受鋼は、熱間圧延や熱間鍛造ままでは硬さが高いため
に、圧延後の棒鋼を切断したり、コイル状になった線材
を伸直させたり、あるいは部品形状に切削加工すること
が容易ではない。このため、オフラインの加熱炉を使用
した球状化焼なましを、線材コイルや部品に施して、硬
さを下げる必要があった。
受鋼は、熱間圧延や熱間鍛造ままでは硬さが高いため
に、圧延後の棒鋼を切断したり、コイル状になった線材
を伸直させたり、あるいは部品形状に切削加工すること
が容易ではない。このため、オフラインの加熱炉を使用
した球状化焼なましを、線材コイルや部品に施して、硬
さを下げる必要があった。
【０００３】一般に、球状化焼なましの工程は１０時間
以上の加熱・冷却時間を要し、素材硬さを低下させてい
る。しかし、オフライン熱処理であること、処理時間が
長いことから、同工程による軟化熱処理は製造コストの
増加を招く、という問題がある。また、次のような加
工、（１）圧延後の棒鋼のシャー切断、（２）線材コイ
ルのアンコイル（伸直）、（３）部品形状への切削粗加
工、にあたっては、球状化焼なまし処理せずとも、比較
的短時間の熱処理で素材を適度に軟化させれば、実用上
の問題はない。これらのことから、球状化焼なましを簡
略化したり、球状化焼なましを代替する軟化熱処理の追
加が試みられているが、いずれもオフライン熱処理であ
る限り、大幅な製造コスト低減は達成できない。
以上の加熱・冷却時間を要し、素材硬さを低下させてい
る。しかし、オフライン熱処理であること、処理時間が
長いことから、同工程による軟化熱処理は製造コストの
増加を招く、という問題がある。また、次のような加
工、（１）圧延後の棒鋼のシャー切断、（２）線材コイ
ルのアンコイル（伸直）、（３）部品形状への切削粗加
工、にあたっては、球状化焼なまし処理せずとも、比較
的短時間の熱処理で素材を適度に軟化させれば、実用上
の問題はない。これらのことから、球状化焼なましを簡
略化したり、球状化焼なましを代替する軟化熱処理の追
加が試みられているが、いずれもオフライン熱処理であ
る限り、大幅な製造コスト低減は達成できない。
【０００４】これに対し、特開平６−２９９２４０号の
ように、圧延工程を見直して、インラインで軟化熱処理
する方法が提案されている。すなわち、特定の成分から
なる鋼を、圧延後直ちに鋼材温度が一旦Ｍｓ点〜７００
℃となるように中間冷却し、最終圧延出側の鋼材温度を
７００〜８８０℃とする特定の条件で圧延を行い、仕上
げ圧延後５５０〜７００℃に急冷し、その後４５０℃ま
でを平均冷却速度で０．０５〜１℃／秒で冷却すること
を特徴とする製造方法が示されている。この方法を用い
れば、球状化焼なまし処理した素材と同様の組織と硬さ
を有する鋼材が製造できるとされている。しかしなが
ら、同方法で必要とされる急冷時の溶融塩を保持する設
備の設置や、鋼材の表面に処理中に付着した溶融塩の除
去コストが必要になるため、製造コストの削減が難し
い。
ように、圧延工程を見直して、インラインで軟化熱処理
する方法が提案されている。すなわち、特定の成分から
なる鋼を、圧延後直ちに鋼材温度が一旦Ｍｓ点〜７００
℃となるように中間冷却し、最終圧延出側の鋼材温度を
７００〜８８０℃とする特定の条件で圧延を行い、仕上
げ圧延後５５０〜７００℃に急冷し、その後４５０℃ま
でを平均冷却速度で０．０５〜１℃／秒で冷却すること
を特徴とする製造方法が示されている。この方法を用い
れば、球状化焼なまし処理した素材と同様の組織と硬さ
を有する鋼材が製造できるとされている。しかしなが
ら、同方法で必要とされる急冷時の溶融塩を保持する設
備の設置や、鋼材の表面に処理中に付着した溶融塩の除
去コストが必要になるため、製造コストの削減が難し
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、熱間圧
延、または熱間鍛造された高炭素軸受線材・棒鋼を、切
断したり、線材コイルを伸直させたり、あるいは切削粗
加工可能な程度まで硬さを下げることができる、インラ
イン軟化熱処理方法を提供することを目的とする。
延、または熱間鍛造された高炭素軸受線材・棒鋼を、切
断したり、線材コイルを伸直させたり、あるいは切削粗
加工可能な程度まで硬さを下げることができる、インラ
イン軟化熱処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、０．７〜１．３重量％のＣを含有する軸受鋼を、
熱間圧延または熱間鍛造後、８００〜５００℃における
冷却速度を０．５〜５℃／秒に調整して、５００〜２５
０℃まで一次冷却し、７８０〜８８０℃まで１０〜５０
０℃／秒の速度で再加熱し、再加熱温度で、ｔ＝５３０
−０．６×Ｔ（ｔ：保持時間（秒）、Ｔ：再加熱温度
（℃））を越えない時間保持し、引続き６００℃まで、
速度０．１〜３℃／秒となるように二次冷却することに
より達成される。
的は、０．７〜１．３重量％のＣを含有する軸受鋼を、
熱間圧延または熱間鍛造後、８００〜５００℃における
冷却速度を０．５〜５℃／秒に調整して、５００〜２５
０℃まで一次冷却し、７８０〜８８０℃まで１０〜５０
０℃／秒の速度で再加熱し、再加熱温度で、ｔ＝５３０
−０．６×Ｔ（ｔ：保持時間（秒）、Ｔ：再加熱温度
（℃））を越えない時間保持し、引続き６００℃まで、
速度０．１〜３℃／秒となるように二次冷却することに
より達成される。
【０００７】また、本発明によれば、上記目的は、０．
７〜１．３重量％のＣを含有する軸受鋼を、熱間圧延ま
たは熱間鍛造後、８００〜５００℃における冷却速度を
０．５〜５℃／秒に調整して、５００〜２５０℃まで一
次冷却し、７８０〜８８０℃まで１０〜５００℃／秒の
速度で再加熱し、再加熱温度で、ｔ＝５３０−０．６×
Ｔ（ｔ：保持時間（秒）、Ｔ：再加熱温度（℃））を越
えない時間保持し、その後直ちに塑性変形させて、引続
き６００℃まで、速度０．１〜３℃／秒となるように二
次冷却することにより達成される。
７〜１．３重量％のＣを含有する軸受鋼を、熱間圧延ま
たは熱間鍛造後、８００〜５００℃における冷却速度を
０．５〜５℃／秒に調整して、５００〜２５０℃まで一
次冷却し、７８０〜８８０℃まで１０〜５００℃／秒の
速度で再加熱し、再加熱温度で、ｔ＝５３０−０．６×
Ｔ（ｔ：保持時間（秒）、Ｔ：再加熱温度（℃））を越
えない時間保持し、その後直ちに塑性変形させて、引続
き６００℃まで、速度０．１〜３℃／秒となるように二
次冷却することにより達成される。
【０００８】
【作用】発明者は、０．７〜１．３重量％のＣを含有す
る軸受鋼を用いて、熱間加工後の冷却・加熱・加工条件
を最適化したインライン軟化熱処理方法を見い出した。
本発明の請求範囲の限定理由について以下に説明する。
る軸受鋼を用いて、熱間加工後の冷却・加熱・加工条件
を最適化したインライン軟化熱処理方法を見い出した。
本発明の請求範囲の限定理由について以下に説明する。
【０００９】８００〜５００℃における冷却速度：０．
５〜５℃／秒 熱間圧延、または熱間鍛造後の、高炭素軸受鋼を軟化す
るためには、析出するセメンタイト炭化物を球状化する
ことが必要である。セメンタイト炭化物は８００〜５０
０℃で生成するので、この温度域の冷却速度を管理し
て、他の相の発生を抑えることが重要である。冷却速度
が５℃／秒よりも大きい場合、基地が硬質のベイナイト
組織やマルテンサイト組織となり軟化できない。また、
０．５℃／秒よりも小さい場合、同温度域の通過に１０
分以上を要すため、製造効率が著しく悪くなる。
５〜５℃／秒 熱間圧延、または熱間鍛造後の、高炭素軸受鋼を軟化す
るためには、析出するセメンタイト炭化物を球状化する
ことが必要である。セメンタイト炭化物は８００〜５０
０℃で生成するので、この温度域の冷却速度を管理し
て、他の相の発生を抑えることが重要である。冷却速度
が５℃／秒よりも大きい場合、基地が硬質のベイナイト
組織やマルテンサイト組織となり軟化できない。また、
０．５℃／秒よりも小さい場合、同温度域の通過に１０
分以上を要すため、製造効率が著しく悪くなる。
【００１０】一次冷却温度域：５００〜２５０℃ 前項のように、フェライト基地中に球状化したセメンタ
イト炭化物が析出した組織を得るには、前組織がフェラ
イト中にセメンタイト炭化物が層状に析出した均質なパ
ーライト組織であることが望ましい。この際、一部のパ
ーライト組織が球状化していても問題はない。しかし、
冷却温度が５００℃よりも高い場合、未変態のオーステ
ナイト組織が残存することがあり、均質なパーライト組
織を得られない。また、２５０℃よりも低い温度では、
組織の一部がマルテンサイト変態することがあり、以下
の工程を施しても十分な軟化を期待できない。
イト炭化物が析出した組織を得るには、前組織がフェラ
イト中にセメンタイト炭化物が層状に析出した均質なパ
ーライト組織であることが望ましい。この際、一部のパ
ーライト組織が球状化していても問題はない。しかし、
冷却温度が５００℃よりも高い場合、未変態のオーステ
ナイト組織が残存することがあり、均質なパーライト組
織を得られない。また、２５０℃よりも低い温度では、
組織の一部がマルテンサイト変態することがあり、以下
の工程を施しても十分な軟化を期待できない。
【００１１】再加熱温度：７８０〜８８０℃ 再加熱することで、パーライト組織を形成している層状
のセメンタイト炭化物の分断と球状化を図ることができ
る。７８０℃よりも低い温度では、分断と球状化が不十
分となり、軟化できない。一方、８８０℃よりも高い温
度では、セメンタイト炭化物が過度に固溶し、基地の一
部がオーステナイト組織になってしまう。この組織は、
以降の工程でマルテンサイト変態やベイナイト変態する
ことがあり、十分な軟化を期待できない。
のセメンタイト炭化物の分断と球状化を図ることができ
る。７８０℃よりも低い温度では、分断と球状化が不十
分となり、軟化できない。一方、８８０℃よりも高い温
度では、セメンタイト炭化物が過度に固溶し、基地の一
部がオーステナイト組織になってしまう。この組織は、
以降の工程でマルテンサイト変態やベイナイト変態する
ことがあり、十分な軟化を期待できない。
【００１２】再加熱速度：１０〜５００℃／秒 再加熱速度が１０℃／秒よりも小さいと、所定の温度ま
で線材を加熱するための時間が長くなりすぎて、本発明
が目的とするインライン処理に適さない。また、５００
℃／秒よりも大きいと、誘導加熱装置が高価になるた
め、製造コストの低減を図れない。
で線材を加熱するための時間が長くなりすぎて、本発明
が目的とするインライン処理に適さない。また、５００
℃／秒よりも大きいと、誘導加熱装置が高価になるた
め、製造コストの低減を図れない。
【００１３】再加熱保持時間：ｔ＝５３０−０．６×Ｔ
（ｔ：保持時間（秒）、Ｔ：再加熱温度（℃）） 再加熱保持時間が上式で求められる保持時間を越える
と、セメンタイト炭化物が過度に固溶し、基地の一部が
オーステナイト組織になってしまう。この組織は、以降
の工程でマルテンサイト変態することがあり、十分な軟
化を期待できない。
（ｔ：保持時間（秒）、Ｔ：再加熱温度（℃）） 再加熱保持時間が上式で求められる保持時間を越える
と、セメンタイト炭化物が過度に固溶し、基地の一部が
オーステナイト組織になってしまう。この組織は、以降
の工程でマルテンサイト変態することがあり、十分な軟
化を期待できない。
【００１４】６００℃までの冷却速度：０．１〜３℃／
秒 再加熱でセメンタイト炭化物は分断、球状化を始める
が、軟化のための球状化の促進には、徐冷することが有
効である。しかし、０．１℃／秒よりも小さい冷却速度
では、オフラインの徐冷専用炉が新たに必要になり、製
造コストの低減を図れない。また、３℃／秒を越える冷
却速度では、セメンタイト炭化物を十分に球状化するこ
とができない。なお、６００℃までには炭化物の球状化
はほぼ終了するため、それよりも低い温度での冷却速度
は規定しない。
秒 再加熱でセメンタイト炭化物は分断、球状化を始める
が、軟化のための球状化の促進には、徐冷することが有
効である。しかし、０．１℃／秒よりも小さい冷却速度
では、オフラインの徐冷専用炉が新たに必要になり、製
造コストの低減を図れない。また、３℃／秒を越える冷
却速度では、セメンタイト炭化物を十分に球状化するこ
とができない。なお、６００℃までには炭化物の球状化
はほぼ終了するため、それよりも低い温度での冷却速度
は規定しない。
【００１５】請求項２では、再加熱直後に、軸受鋼材を
塑性変形させているが、これはセメンタイト炭化物の分
断と球状化を加速させ、線材の軟化を図るものである。
この段階で塑性変形させることにより、コイル状に巻取
られた線材の硬さは塑性変形させなかったものに比べて
低くなる。塑性変形方法としては、１個以上のロールを
介して線材を屈曲させる方法や、線径よりも細いロール
孔で圧延したりダイス穴に通して絞る方法などがある
が、その手段は問わない。
塑性変形させているが、これはセメンタイト炭化物の分
断と球状化を加速させ、線材の軟化を図るものである。
この段階で塑性変形させることにより、コイル状に巻取
られた線材の硬さは塑性変形させなかったものに比べて
低くなる。塑性変形方法としては、１個以上のロールを
介して線材を屈曲させる方法や、線径よりも細いロール
孔で圧延したりダイス穴に通して絞る方法などがある
が、その手段は問わない。
【００１６】
【実施例】以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本
発明をさらに具体的に明らかにすることとする。
発明をさらに具体的に明らかにすることとする。
【００１７】本実施例では表１に示す軸受鋼を用いた。
それぞれ６０トンを溶解して、分塊、熱間圧延によって
直径８ｍｍの線材とした。
それぞれ６０トンを溶解して、分塊、熱間圧延によって
直径８ｍｍの線材とした。
【００１８】
【表１】
【００１９】これらを表２の条件で冷却、再加熱し、一
部の線材は再加熱直後に塑性変形させて、コイルに巻取
った。工程番号１〜５は本発明例を、工程番号６〜１２
は比較例を示す。なお、比較例の工程内で、本発明の請
求項目を逸脱する条件を下線で示した。
部の線材は再加熱直後に塑性変形させて、コイルに巻取
った。工程番号１〜５は本発明例を、工程番号６〜１２
は比較例を示す。なお、比較例の工程内で、本発明の請
求項目を逸脱する条件を下線で示した。
【００２０】
【表２】
【００２１】線材コイルの硬さを表３に示す。
【００２２】
【表３】
【００２３】いずれの鋼でも、本発明法で製造した線材
コイルの方が、比較例よりも硬さが低いことがわかる。
なお、本発明法で製造した線材コイルは、球状化焼なま
し処理中に容易にセメンタイト炭化物が球状化すること
がわかった。すなわち、本発明は、球状化焼なまし処理
を簡略化するための前処理としても有効である。
コイルの方が、比較例よりも硬さが低いことがわかる。
なお、本発明法で製造した線材コイルは、球状化焼なま
し処理中に容易にセメンタイト炭化物が球状化すること
がわかった。すなわち、本発明は、球状化焼なまし処理
を簡略化するための前処理としても有効である。
【００２４】次に、表２で示した再加熱・保持後に、直
ちに塑性変形を施した線材コイルの硬さを表４に示す。
ここで、鋼番号１は図１の、鋼番号２は図２の、鋼番号
３は図３の工程により塑性変形を施している。各工程
は、一次冷却ゾーン、再加熱ゾーン、塑性変形ゾーン、
二次冷却ゾーンから構成される。
ちに塑性変形を施した線材コイルの硬さを表４に示す。
ここで、鋼番号１は図１の、鋼番号２は図２の、鋼番号
３は図３の工程により塑性変形を施している。各工程
は、一次冷却ゾーン、再加熱ゾーン、塑性変形ゾーン、
二次冷却ゾーンから構成される。
【００２５】
【表４】
【００２６】いずれの鋼でも、本発明法で製造した線材
コイルの方が、比較例よりも硬さが低いことがわかる。
なお、本発明法で製造した線材コイルは、球状化焼なま
し処理中に容易にセメンタイト炭化物が球状化すること
がわかった。すなわち、本発明は、球状化焼なまし処理
を簡略化するための前処理としても有効である。なお、
本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識
に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えたものも
本発明の範囲に含まれる。
コイルの方が、比較例よりも硬さが低いことがわかる。
なお、本発明法で製造した線材コイルは、球状化焼なま
し処理中に容易にセメンタイト炭化物が球状化すること
がわかった。すなわち、本発明は、球状化焼なまし処理
を簡略化するための前処理としても有効である。なお、
本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識
に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えたものも
本発明の範囲に含まれる。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来の高
炭素軸受鋼のオフライン軟化熱処理を、インラインで行
えるため、大幅に製造コストを低減することが可能にな
り、産業上の利点は極めて大きい。
炭素軸受鋼のオフライン軟化熱処理を、インラインで行
えるため、大幅に製造コストを低減することが可能にな
り、産業上の利点は極めて大きい。
【図１】本発明を実施するための装置の構成と工程の流
れ図である。
れ図である。
【図２】本発明を実施するための別の装置の構成と工程
の流れ図である。
の流れ図である。
【図３】本発明を実施するためのもう一つの装置の構成
と工程の流れ図である。
と工程の流れ図である。
（１）一次冷却床 （２）誘導加熱装置 （３）塑性変形用ロール （４）二次冷却床
Claims (2)
- 【請求項１】０．７〜１．３重量％のＣを含有する軸受
鋼を、熱間圧延または熱間鍛造後、８００〜５００℃に
おける冷却速度を０．５〜５℃／秒に調整して、５００
〜２５０℃まで一次冷却し、７８０〜８８０℃まで１０
〜５００℃／秒の速度で再加熱し、再加熱温度で、ｔ＝
５３０−０．６×Ｔ（ｔ：保持時間（秒）、Ｔ：再加熱
温度（℃））を越えない時間保持し、引続き６００℃ま
で、速度０．１〜３℃／秒となるように二次冷却するこ
とを特徴とする高炭素軸受鋼の軟化熱処理方法。 - 【請求項２】０．７〜１．３重量％のＣを含有する軸受
鋼を、熱間圧延または熱間鍛造後、８００〜５００℃に
おける冷却速度を０．５〜５℃／秒に調整して、５００
〜２５０℃まで一次冷却し、７８０〜８８０℃まで１０
〜５００℃／秒の速度で再加熱し、再加熱温度で、ｔ＝
５３０−０．６×Ｔ（ｔ：保持時間（秒）、Ｔ：再加熱
温度（℃））を越えない時間保持し、その後直ちに塑性
変形させて、引続き６００℃まで、速度０．１〜３℃／
秒となるように二次冷却することを特徴とする高炭素軸
受鋼の軟化熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34239699A JP2001123221A (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 高炭素軸受鋼の軟化熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34239699A JP2001123221A (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 高炭素軸受鋼の軟化熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001123221A true JP2001123221A (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=18353409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34239699A Withdrawn JP2001123221A (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 高炭素軸受鋼の軟化熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001123221A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015089960A (ja) * | 2013-11-07 | 2015-05-11 | 株式会社ジェイテクト | 転がり軸受の粗形材の製造方法 |
| JP2015143377A (ja) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 冷間鍛造用高炭素低Ｃｒ鋼材の球状化熱処理方法 |
-
1999
- 1999-10-27 JP JP34239699A patent/JP2001123221A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015089960A (ja) * | 2013-11-07 | 2015-05-11 | 株式会社ジェイテクト | 転がり軸受の粗形材の製造方法 |
| US10144984B2 (en) | 2013-11-07 | 2018-12-04 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Method of producing roughly shaped material for rolling bearing |
| JP2015143377A (ja) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 冷間鍛造用高炭素低Ｃｒ鋼材の球状化熱処理方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20060825 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070406 |