JP2003089818A - 冷間加工性と結晶粒度特性に優れた肌焼き鋼の製造方法 - Google Patents

冷間加工性と結晶粒度特性に優れた肌焼き鋼の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷間加工性、結晶粒度特性ともに良好に保つ
ための優れた肌焼き鋼の焼鈍方法、すなわち、冷間加工
性も良好で、冷間加工ままで950℃で浸炭しても混粒
の発生しない肌焼き鋼の製造方法を提供する。 【解決手段】 質量%で、C:0.10〜0.25%、
Si:0.03〜0.35%、Mn:0.20〜2.0
%、Cr:0.1〜2.0、N:0.010〜0.02
5%、Al:0.010〜0.050%、Nb:0.0
3〜0.10%を含有し、残部がFe及び不可避不純物
からなる鋼を、1150〜1250℃に加熱後熱間圧延
を行って素材とし、この素材を870〜950℃の加熱
した後、空冷した後、650〜700℃で焼鈍すること
による冷間加工性と結晶粒度特性に優れた肌焼き鋼の製
造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は冷間加工性、結晶粒
度特性に優れた肌焼き鋼の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼材の冷間加工性を良好に保つために
は、冷間加工前の組織を球状化組織にすることが一般的
である。しかし、そうした場合に冷間加工後、焼きなら
しなどの熱処理を行わないまま950℃で浸炭すると、
オーステナイト初期粒度がおおきくなり混粒が発生し、
熱処理歪みが生じる。そこで、結晶粒度調整のため、冷
間加工前の組織をフェライト+パーライト組織にする
と、今度は冷間加工性が問題となる。そこで冷間加工性
および結晶粒度特性ともに良好に保つためには、冷鍛前
素材の硬さを85HRB以下、ミクロ組織をオーステナ
イト初期結晶粒度番号が11以下で球状化の進んでいな
いフェライト+パーライト組織にする必要がある。特願
2000−344694では鋼素材を840〜930℃
に加熱し、730〜650℃の温度域を15〜30℃/
hの冷却速度で冷却することで組織をフェライト+パー
ライトとして結晶粒度特性を向上しているが、この方法
では熱処理時間が遅い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の解決しようと
する課題は、より短い熱処理時間で結晶粒度特性と、冷
間加工性を向上させることを目的とし、上記した冷間加
工性、結晶粒度特性ともに良好に保つための優れた肌焼
き鋼の製造方法を提供することである。すなわち、冷間
加工性も良好で、冷間加工ままで浸炭温度としては高温
の950℃で浸炭しても混粒の発生しない肌焼き鋼の製
造方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
のこの発明の手段は、請求項1の発明では、質量%で、
C:0.10〜0.25%、Si:0.03〜0.35
%、Mn:0.20〜2.0%、Cr:0.1〜2.
0、N:0.010〜0.025%、Al:0.010
〜0.050%、Nb:0.03〜0.10%を含有
し、残部がFe及び不可避不純物からなる鋼を、115
0〜1250℃に加熱後熱間圧延を行って素材とし、こ
の素材を870〜950℃に加熱保持後、空冷した後、
650〜700℃で焼鈍することを特徴とする冷間加工
性と結晶粒度特性に優れた肌焼き鋼の製造方法である。
【0005】請求項2の発明では、質量%で、C:0.
10〜0.25%、Si:0.03〜0.35%、M
n:0.20〜2.0%、Cr:0.1〜2.0、N:
0.010〜0.025%、Al:0.010〜0.0
50%、Nb:0.03〜0.10%を含有し、さらに
Mo:≦0.35%、Ni:≦3.0%から選択した1
種または2種を含有し、残部がFe及び不可避不純物か
らなる鋼を、1150〜1250℃に加熱後熱間圧延を
行って素材とし、この素材を870〜950℃に加熱保
持後、空冷した後、650〜700℃で焼鈍することを
特徴とする冷間加工性と結晶粒度特性に優れた肌焼き鋼
の製造方法である。
【0006】請求項3の発明では、請求項1または2の
手段の鋼成分に、さらに、質量%で、Pb:0.01〜
0.30%、Bi:0.01〜0.20%、Te:0.
001〜0.05%、Ca:0.0005〜0.003
%、Se:0.003〜0.05%から選択した1種ま
たは2種以上を含有し、残部がFe及び不可避不純物か
らなる鋼を、1150〜1250℃に加熱後熱間圧延を
行って素材とし、この素材を870〜950℃に加熱保
持後、空冷した後、650〜700℃で焼鈍することを
特徴とする冷間加工性と結晶粒度特性に優れた肌焼き鋼
の製造方法。
【0007】本発明は上記のように、鋼すなわち肌焼き
鋼を素材とし、冷間加工前の組織を85HRB以下のフ
ェライト+パーライト組織でオーステナイト初期結晶粒
度番号を11以下にすることで、冷間加工性、結晶粒度
特性に優れた鋼の製造方法に関するものであり、115
0〜1250℃に加熱後熱間圧延を行った素材を、本発
明では、870〜950℃に加熱後、空冷した後、65
0〜700℃の焼鈍を行うものである。
【0008】本発明における鋼の組成割合の限定理由を
述べる。
【0009】C:Cは機械構造用部品として浸炭処理後
の芯部強度を確保するために必要な元素であり、0.1
0%未満ではその効果が十分に得られず、反対に0.2
5%を超えると芯部が硬化し過ぎて冷間加工性を低下さ
せる。そのため含有量を0.10〜0.25%とした。
【0010】Si:Siは0.03%未満では脱酸効果
が十分に得られず、0.35%を超えて過剰に含有させ
ると加工性を低下させるとともに浸炭時の粒界酸化層の
形成を助長し疲労特性についても低下させる。そのため
含有量を0.03〜0.35%とした。
【0011】Mn:Mnは焼入れ性を確保するのに必要
な元素であるが0.20%未満ではその効果が十分に得
られず、2.0%を超えると加工性を低下させる。その
ため含有量を0.20〜2.0%とした。
【0012】Cr:Crは焼入性、靱性、疲労寿命の向
上に効果のある元素で少な過ぎると効果がなく、多過ぎ
ると効果は飽和する。そこため含有量を0.1〜2.0
%とする。
【0013】N:NはAlNを形成し、AlNには結晶
粒度粗大化防止の機能がある。0.010%未満ではそ
の効果がなくなり、0.025%を超えると、化合物が
増え疲労強度に悪影響を及ぼす。そのため含有量を0.
010〜0.025%とした。
【0014】Al:AlはAlNを形成し、AlNには
結晶粒度粗大化防止の機能がある。0.010%未満で
はその効果がなくなり、0.050%を超えると、アル
ミナ系酸化物が増加し疲労特性、加工性を低下させる。
そのため含有量を0.010〜0.050%とした。
【0015】Nb:Nbは炭化物、あるいは炭窒化物を
形成して結晶粒度特性を向上させる。0.03%未満で
はその効果がなく、0.10%を超えると、効果が飽和
する。そのため含有量を0.03〜0.10%とした。
【0016】Mo:Moは焼入れ性、靭性、疲労強度の
向上に効果のある元素で、次のNiとともに必要に応じ
て選択的に1種または2種添加し得る。そのためMoの
含有量を0.35%以下とした。
【0017】Ni:Niは焼入性および靱性を向上させ
る元素であるが、3.0%を超えて含有させると圧延あ
るいは鍛造後にベイナイトやマルテンサイト組織とな
り、加工性を著しく低下させる。そのためその含有量を
3.0%以下とした。
【0018】Pb、Bi、Te、Ca、Se:Pb、B
i、Te、Ca、Seは被削性を向上させる働きがあ
り、選択的に添加し得る。Pb0.01%未満、Bi
0.01%未満、Te0.001%未満、Ca0.00
05%未満、Se0.003%未満では、その効果が少
ない。一方、Pb0.30%超、Bi0.20%超、T
e0.05%超、Ca0.003%超、Se0.05%
超では、熱間加工性が悪化する。そのため含有量をP
b:0.01〜0.30%、Bi:0.01〜0.20
%、Te:0.001〜0.05%、Ca:0.000
5〜0.003%、Se:0.003〜0.05%から
選択した1種または2種以上とした。
【0019】本発明では、上記化学成分を含有する鋼お
よびこれに任意添加元素を加えた鋼を対象とし、冷間加
工性、結晶粒度特性の良好な肌焼き鋼を製造するため
に、1150〜1250℃に加熱後、熱間圧延を行い、
870〜950℃に加熱後、空冷した後、650〜70
0℃の焼鈍を行うものである。
【0020】上記において、1150〜1250℃に加
熱して熱間圧延を行う理由は、圧延時にNbの炭化物、
炭窒化物を完全固溶させ、微細なNbの炭化物、炭窒化
物を析出させるためである。1050℃以上で1150
℃以下では、Nbの炭化物、炭窒化物は十分に固溶せ
ず、析出物の成長が起こり、浸炭時のオーステナイト結
晶粒度特性を低下させる。また、1050℃未満ではP
bの影響で圧延時にキズの発生が多くなる。1250℃
を超えると、粒度特性は回復するが、熱間圧延後ベイナ
イト組織になりやすくなり加工性が低下する。そのため
熱間圧延時の加熱温度は1150〜1250℃とした。
【0021】本発明において、870〜950℃に加熱
後、空冷した後、650〜700℃の焼鈍を行う理由
は、870〜950℃に加熱後空冷することにより、フ
ェライト+パーライト組織にし、650〜700℃の焼
鈍を行うことにより、オーステナイト初期結晶粒度番号
が11以下のフェライト+パーライト組織のまま硬さを
85HRB以下に低下させるためである。加熱温度87
0℃未満では、炭化物の溶け込みが不十分で、一部球状
化したフェライト+パーライト組織になり、950℃を
超えると、焼入れ性があがり、空冷時ベイナイトが析出
する可能性がある。そのため、加熱温度を870〜95
0℃にした。また、焼鈍温度が650℃未満では、硬さ
が85HRB以下にならず、700℃を超えると硬さは
85HRB以下になるが、炭化物の溶け込みが始まり、
パーライトが一部球状化した組織となる。そのため、焼
鈍温度を650〜700℃にした。
【0022】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下の実施
例を通じて説明する。先ず、本発明は鋼組成自体の発明
でなく、熱間加工後の熱処理特に焼鈍による製造方法の
発明であり、冷間加工性、結晶粒度特性の良好な肌焼き
鋼を製造するために、1150〜1250℃に加熱後、
熱間圧延を行い、870〜950℃に加熱後、空冷した
後、650〜700℃の焼鈍を行うものである。そこで
本発明の実施の形態における代表的な1例としての鋼組
成を表1に示す。なお、表1においてP、S、Cuは不
純物として含有されるものである。
【0023】
【表1】
【0024】本発明の実施の形態では、表1に示す化学
成分(質量%)の肌焼き鋼を電気溶解炉で溶製し、11
80℃に加熱後、熱間圧延し、900℃に加熱して2時
間保持後、空冷し、600℃、650℃、670℃、7
00℃、720℃の各温度で焼鈍した。得られた鋼素材
の硬度測定、ミクロ組織観察、オーステナイト初期結晶
粒度測定を行った結果を表2に示す。
【0025】
【表2】
【0026】さらに、上記5条件で低温焼戻しした素材
から14mmφ×21mmHの円柱試験片をそれぞれ作
製し、端面拘束型圧縮試験機を使用し加工率70%で加
工し試験片を作製した。その試験片を用い、930℃、
950℃、970℃の各温度に6時間保持後水冷したと
きのJIS G0551による混粒発生有無の判定結果
を表3に示す。
【0027】
【表3】
【0028】
【実施例】実施例は、表2、3に示すように、焼鈍温度
が600℃では硬さが85HRB以上で冷間加工性が悪
くなっており、焼鈍温度が720℃では、フェライト+
パーライトが一部球状化した組織となっているので、オ
ーステナイト初期粒度が11以上となり、950℃で混
粒が発生しているが、焼鈍温度が650、670、70
0℃では、硬さ85HRB以下、フェライト+パーライ
ト組織、オーステナイト初期粒度番号11以下が得ら
れ、950℃で混粒が発生していない。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法により
肌焼き鋼を製造すると、硬さ85HRB以下でオーステ
ナイト初期粒度番号が11以下のフェライト+パーライ
ト組織の冷間加工性、結晶粒度特性に優れた肌焼き鋼を
得ることができ、本発明は従来にない優れた効果を奏す
るものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 38/60 C22C 38/60 Fターム(参考) 4K032 AA01 AA03 AA05 AA08 AA11 AA12 AA16 AA19 AA21 AA22 AA23 AA24 AA28 AA30 AA31 AA34 CC04 CF02 CF03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 質量%で、C:0.10〜0.25%、
    Si:0.03〜0.35%、Mn:0.20〜2.0
    %、Cr:0.1〜2.0、N:0.010〜0.02
    5%、Al:0.010〜0.050%、Nb:0.0
    3〜0.10%を含有し、残部がFe及び不可避不純物
    からなる鋼を、1150〜1250℃に加熱後熱間圧延
    を行って素材とし、この素材を870〜950℃に加熱
    保持後、空冷した後、650〜700℃で焼鈍すること
    を特徴とする冷間加工性と結晶粒度特性に優れた肌焼き
    鋼の製造方法。
  2. 【請求項2】 質量%で、C:0.10〜0.25%、
    Si:0.03〜0.35%、Mn:0.20〜2.0
    %、Cr:0.1〜2.0、N:0.010〜0.02
    5%、Al:0.010〜0.050%、Nb:0.0
    3〜0.10%を含有し、さらにMo:≦0.35%、
    Ni:≦3.0%から選択した1種または2種を含有
    し、残部がFe及び不可避不純物からなる鋼を、115
    0〜1250℃に加熱後熱間圧延を行って素材とし、こ
    の素材を870〜950℃に加熱保持後、空冷した後、
    650〜700℃で焼鈍することを特徴とする冷間加工
    性と結晶粒度特性に優れた肌焼き鋼の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の鋼成分に、さ
    らに、質量%で、Pb:0.01〜0.30%、Bi:
    0.01〜0.20%、Te:0.001〜0.05
    %、Ca:0.0005〜0.003%、Se:0.0
    03〜0.05%から選択した1種または2種以上を含
    有し、残部がFe及び不可避不純物からなる鋼を、11
    50〜1250℃に加熱後熱間圧延を行って素材とし、
    この素材を870〜950℃に加熱保持後、空冷した
    後、650〜700℃で焼鈍することを特徴とする冷間
    加工性と結晶粒度特性に優れた肌焼き鋼の製造方法。
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