JP2625572B2 - 鋳鋼品の熱処理方法 - Google Patents
鋳鋼品の熱処理方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Ac3変態点以上の温度に加熱してその後冷
却する焼き入れ工程と、その焼き入れ工程の後に、Ac1
変態点よりも低い温度に加熱してその後冷却する焼き戻
し工程とからなる炭素含有量0.3％以下の鋳鋼品の熱処
理方法に関する。
却する焼き入れ工程と、その焼き入れ工程の後に、Ac1
変態点よりも低い温度に加熱してその後冷却する焼き戻
し工程とからなる炭素含有量0.3％以下の鋳鋼品の熱処
理方法に関する。
従来一般に、この種の鋳鋼品の熱処理方法として、鋳
造した後の鋳鋼品をAc3変態点以上の約900℃乃至950℃
の温度に約３時間加熱して、その後水冷する焼き入れ工
程と、その焼き入れ工程に続き、Ac1変態点以下の約200
℃乃至650℃の温度に加熱してその後空冷する焼き戻し
工程を施す熱処理方法が採られている。
造した後の鋳鋼品をAc3変態点以上の約900℃乃至950℃
の温度に約３時間加熱して、その後水冷する焼き入れ工
程と、その焼き入れ工程に続き、Ac1変態点以下の約200
℃乃至650℃の温度に加熱してその後空冷する焼き戻し
工程を施す熱処理方法が採られている。
しかし、炭素含有量0.3％以下の鋳鋼品に耐震構造物
等の用に供するに適した靭性を与えるのには、従来の方
法ではその靭性の目安となる降伏比（降伏点／引っ張り
強さ）を0.80以下の低い値にすることが出来ず、例え
ば、0.87（降伏点54.2kg/mm2、引っ張り強さ62.3kg/m
m2）、一般的には0.85乃至0.9程度の高い降伏比にしか
出来ないという問題があった。
等の用に供するに適した靭性を与えるのには、従来の方
法ではその靭性の目安となる降伏比（降伏点／引っ張り
強さ）を0.80以下の低い値にすることが出来ず、例え
ば、0.87（降伏点54.2kg/mm2、引っ張り強さ62.3kg/m
m2）、一般的には0.85乃至0.9程度の高い降伏比にしか
出来ないという問題があった。
そこで、本出願人は、先に、焼き入れ工程と焼き戻し
工程の間に、Ac1変態点以上でAc3変態点以下の温度に加
熱してその後冷却する２次焼き入れ工程を加えることで
降伏比を改善し、低降伏比を有する鋳鋼品を得ることが
できる方法を提案した。
工程の間に、Ac1変態点以上でAc3変態点以下の温度に加
熱してその後冷却する２次焼き入れ工程を加えることで
降伏比を改善し、低降伏比を有する鋳鋼品を得ることが
できる方法を提案した。
上述の方法による場合には、しかしながら、靭性の改
善された、所望の特性を有する鋼材を得ることはできる
ものの、従来方法に比べて、２次焼き入れ工程が追加さ
れているために、熱処理全体の工程が繁雑となり、施設
およびその制御が複雑化する虞があり、未だ改良の余地
があった。
善された、所望の特性を有する鋼材を得ることはできる
ものの、従来方法に比べて、２次焼き入れ工程が追加さ
れているために、熱処理全体の工程が繁雑となり、施設
およびその制御が複雑化する虞があり、未だ改良の余地
があった。
本発明の目的は、上記実情に鑑み、熱処理工程を繁雑
化することなく、前記従来の欠点を解消して上述の鋳鋼
品に地震等に対する耐久性の優れた靭性を示す0.80以下
の低降伏比を与える鋳鋼品の熱処理方法を提供すること
にある。
化することなく、前記従来の欠点を解消して上述の鋳鋼
品に地震等に対する耐久性の優れた靭性を示す0.80以下
の低降伏比を与える鋳鋼品の熱処理方法を提供すること
にある。
本発明の鋳鋼品の熱処理方法の特徴構成は、炭素含有
量0.3％以下の鋳鋼品を、Ac3変態点以上の温度に加熱し
てその後冷却する焼き入れ工程と、その焼き入れ工程の
後に、Ac1変態点よりも低い温度に加熱してその後冷却
する焼き戻し工程とからなる熱処理方法における、前記
焼き入れ工程における冷却を、Ac1変態点の温度（Ac1）
＋30℃以下で、且つ、Ac1変態点の温度（Ac1）−50℃を
超える冷却中間温度（Te）まで、４〜20℃／分の冷却速
度をとする炉中放冷と、前記冷却中間点温度（Te）から
の水冷又は空冷との二段冷却によって行うことにある。
量0.3％以下の鋳鋼品を、Ac3変態点以上の温度に加熱し
てその後冷却する焼き入れ工程と、その焼き入れ工程の
後に、Ac1変態点よりも低い温度に加熱してその後冷却
する焼き戻し工程とからなる熱処理方法における、前記
焼き入れ工程における冷却を、Ac1変態点の温度（Ac1）
＋30℃以下で、且つ、Ac1変態点の温度（Ac1）−50℃を
超える冷却中間温度（Te）まで、４〜20℃／分の冷却速
度をとする炉中放冷と、前記冷却中間点温度（Te）から
の水冷又は空冷との二段冷却によって行うことにある。
つまり、従来から行われていたAc3変態点以上の温度
に加熱してその後冷却する焼き入れ工程において、冷却
を、前記Ac3変態点以上の温度から水冷又は炉外放冷等
により急冷して行った場合には、得られる熱処理後の炭
素含有量0.3％以下の鋳鋼において、マルテンサイトが
比較的多く、残りが微細パーライトである組織構成が見
られ、その降伏比が約0.87程度の比較的高いものであっ
たが、この鋳鋼の靭性を改善するべく鋭意実験を行った
結果、焼き入れ工程における冷却を、連続冷却曲線のAc
1近傍の温度までは徐冷することによって冷却中の鋳鋼
の組織をフェライト化し、そのフェライト組織化した鋳
鋼を急冷することによって、マルテンサイトが殆ど生ず
ることなく、フェライトとパーライトに若千の微細パー
ライトが存在する組織を有する鋳鋼を得ることができ
た。つまり、Ac1変態点より30℃高い温度を超えず、Ac1
変態点より50℃低い温度以下とはならない冷却中間温度
まで、炉内放冷により４〜20℃／分の冷却速度、即ち、
そのまま室温まで冷却すればパーライト組織となる冷却
速度で徐冷することで、前記冷却中間温度に到るまでオ
ーステナイトの残留を抑制して、残留オーステナイトの
極めて少ないフェライト組織とし、その冷却中間温度か
らの水冷又は空冷等の急冷によって、析出セメンタイト
の微細化を図り、その冷却組織を得た後に、Ac1変態点
よりも低い温度に加熱してその後冷却する公知の焼き戻
し処理を施すことによりその鋳鋼の靭性を改善して、必
要な強度を維持させつつ、降伏比を確実に0.80以下にで
きることを見出したのである。
に加熱してその後冷却する焼き入れ工程において、冷却
を、前記Ac3変態点以上の温度から水冷又は炉外放冷等
により急冷して行った場合には、得られる熱処理後の炭
素含有量0.3％以下の鋳鋼において、マルテンサイトが
比較的多く、残りが微細パーライトである組織構成が見
られ、その降伏比が約0.87程度の比較的高いものであっ
たが、この鋳鋼の靭性を改善するべく鋭意実験を行った
結果、焼き入れ工程における冷却を、連続冷却曲線のAc
1近傍の温度までは徐冷することによって冷却中の鋳鋼
の組織をフェライト化し、そのフェライト組織化した鋳
鋼を急冷することによって、マルテンサイトが殆ど生ず
ることなく、フェライトとパーライトに若千の微細パー
ライトが存在する組織を有する鋳鋼を得ることができ
た。つまり、Ac1変態点より30℃高い温度を超えず、Ac1
変態点より50℃低い温度以下とはならない冷却中間温度
まで、炉内放冷により４〜20℃／分の冷却速度、即ち、
そのまま室温まで冷却すればパーライト組織となる冷却
速度で徐冷することで、前記冷却中間温度に到るまでオ
ーステナイトの残留を抑制して、残留オーステナイトの
極めて少ないフェライト組織とし、その冷却中間温度か
らの水冷又は空冷等の急冷によって、析出セメンタイト
の微細化を図り、その冷却組織を得た後に、Ac1変態点
よりも低い温度に加熱してその後冷却する公知の焼き戻
し処理を施すことによりその鋳鋼の靭性を改善して、必
要な強度を維持させつつ、降伏比を確実に0.80以下にで
きることを見出したのである。
その結果、必要な強度と共に靭性に優れた、耐久性な
らびに安全性の高い土木・建築用の鋳鋼品を製造する際
に、必要な強度ならびに靭性を鋳鋼に付与しながら、余
計な二次焼き入れ工程を必要としないので、その熱処理
工程は簡単で手数の少ないものになり、鋳鋼の特性を改
善しながらコストダウンを図れるようになった。
らびに安全性の高い土木・建築用の鋳鋼品を製造する際
に、必要な強度ならびに靭性を鋳鋼に付与しながら、余
計な二次焼き入れ工程を必要としないので、その熱処理
工程は簡単で手数の少ないものになり、鋳鋼の特性を改
善しながらコストダウンを図れるようになった。
以下、図面に基づいて、本発明の実施例を説明する。
その成分組成が重量百分率で、Ｃ＝0.15％,Si＝0.34
％,Mn＝0.87％,P＝0.021％,S＝0.012％,Ni＝0.22％,Cr
＝0.13％,Mo＝0.17％,V＝0.08％，残りFeおよび不純物
からなる鋳鋼サンプルの棒状鋼（45×45×230mm）に対
して、第１図に示す温度サイクルの二段冷却を伴う焼き
入れ熱処理を行った。図中横軸が時間（ｔ）を示し、縦
軸が温度（Ｔ）を示す。そして、横軸に平行な２本の破
線は上記のサンプルとして用いた鋳鋼の変態点を示し、
上側の破線が前記鋳鋼のAc3変態点（約850℃）、下側の
破線が前記鋳鋼のAc1変態点（約720℃）である。
％,Mn＝0.87％,P＝0.021％,S＝0.012％,Ni＝0.22％,Cr
＝0.13％,Mo＝0.17％,V＝0.08％，残りFeおよび不純物
からなる鋳鋼サンプルの棒状鋼（45×45×230mm）に対
して、第１図に示す温度サイクルの二段冷却を伴う焼き
入れ熱処理を行った。図中横軸が時間（ｔ）を示し、縦
軸が温度（Ｔ）を示す。そして、横軸に平行な２本の破
線は上記のサンプルとして用いた鋳鋼の変態点を示し、
上側の破線が前記鋳鋼のAc3変態点（約850℃）、下側の
破線が前記鋳鋼のAc1変態点（約720℃）である。
熱処理は、先ず、焼き入れ工程として、前記棒状鋼を
加熱し、Ac3変態点以上の約930℃で２時間保持した後、
二段冷却を施した。つまり、炉内で前記Ac1変態点以下
の温度（ここでは焼き入れ冷却終了温度という）まで徐
冷（炉内で自然放熱により冷却）し、その後急冷のため
に水冷して焼き入れた。次に、焼き戻しのためにAc1変
態点近傍の約550℃に再度加熱して、４時間保持した
後、空冷した。以上の二段冷却を伴う焼き入れと、その
後の焼き戻しとの２段階の熱処理を施すことによって、
降伏点が41.7kg/mm2、引っ張り強さが55.8kg/mm2、降伏
比（降伏点／引っ張り強さ）が0.75、伸びが25.7％、絞
りが54.0％の鋳鋼を得た。
加熱し、Ac3変態点以上の約930℃で２時間保持した後、
二段冷却を施した。つまり、炉内で前記Ac1変態点以下
の温度（ここでは焼き入れ冷却終了温度という）まで徐
冷（炉内で自然放熱により冷却）し、その後急冷のため
に水冷して焼き入れた。次に、焼き戻しのためにAc1変
態点近傍の約550℃に再度加熱して、４時間保持した
後、空冷した。以上の二段冷却を伴う焼き入れと、その
後の焼き戻しとの２段階の熱処理を施すことによって、
降伏点が41.7kg/mm2、引っ張り強さが55.8kg/mm2、降伏
比（降伏点／引っ張り強さ）が0.75、伸びが25.7％、絞
りが54.0％の鋳鋼を得た。
次に、比較のために、焼き入れ工程において炉冷によ
る冷却終了温度を様々に異ならせた実験を行い、得られ
る鋼の特性を測定した。その結果を、次の第１表に示
す。
る冷却終了温度を様々に異ならせた実験を行い、得られ
る鋼の特性を測定した。その結果を、次の第１表に示
す。
この表からわかるように焼き入れ冷却終了温度が780
℃以上の場合には、降伏比が0.8を越えており、所望の
降伏比、つまり0.8以下の降伏比が得られない。表には
示していないが、焼き入れ冷却終了温度が680℃よりも
低い場合、例えば650℃の場合には、降伏比は0.8よりも
低かったものの、降伏点が約36kg/mm2で引っ張り強さが
約52kg/mm2あり、所望の強度には達しなかった。以上の
結果から、上記のサンプル鋳鋼の熱処理結果について第
１表に示したように、焼き入れ冷却終了温度が680〜750
℃の範囲にある場合が良好な結果を示すことが確認でき
ており、所望の強度と降伏比を有する鋼を得るために
は、焼き入れ工程に於ける炉冷による冷却終了温度（T
e）はAa1変態点（約720℃）に対して、Ac1＋30℃を上限
とし、Ac1−50℃を超えない温度範囲内とすることが好
ましいといえる。
℃以上の場合には、降伏比が0.8を越えており、所望の
降伏比、つまり0.8以下の降伏比が得られない。表には
示していないが、焼き入れ冷却終了温度が680℃よりも
低い場合、例えば650℃の場合には、降伏比は0.8よりも
低かったものの、降伏点が約36kg/mm2で引っ張り強さが
約52kg/mm2あり、所望の強度には達しなかった。以上の
結果から、上記のサンプル鋳鋼の熱処理結果について第
１表に示したように、焼き入れ冷却終了温度が680〜750
℃の範囲にある場合が良好な結果を示すことが確認でき
ており、所望の強度と降伏比を有する鋼を得るために
は、焼き入れ工程に於ける炉冷による冷却終了温度（T
e）はAa1変態点（約720℃）に対して、Ac1＋30℃を上限
とし、Ac1−50℃を超えない温度範囲内とすることが好
ましいといえる。
上述の熱処理を連続冷却変態曲線に表したものを第２
図に示す。
図に示す。
第２図においては、横軸は対数表示した時間（ｔ）を
示し、縦軸が温度（Ｔ）を示す。そして、横軸に平行な
２つの破線は、第１図と同様に、２つの変態点を示す。
また、図中太い実線が冷却曲線で、〜のラインが、
それぞれ第１表で示した５つのテストピースの冷却曲線
を表している。
示し、縦軸が温度（Ｔ）を示す。そして、横軸に平行な
２つの破線は、第１図と同様に、２つの変態点を示す。
また、図中太い実線が冷却曲線で、〜のラインが、
それぞれ第１表で示した５つのテストピースの冷却曲線
を表している。
図中、細い曲線で囲んだ領域が各種の変態域（A:オー
ステナイト域、F:フェライト域、P:パーライト域、Zw:
微細パーライト域、M:マルテンサイト域）を示してい
て、連続冷却変態曲線が通過した領域の組織が生成され
るものである。
ステナイト域、F:フェライト域、P:パーライト域、Zw:
微細パーライト域、M:マルテンサイト域）を示してい
て、連続冷却変態曲線が通過した領域の組織が生成され
るものである。
次に、本発明の別の実施例を列記する。
＜１＞鋼の組成は先に挙げたものに限定されるものでは
なく、重量パーセントにおいて、Ｃ＝0.30以下、Si＝0.
20〜0.70％、Mn＝0.30〜1.50％を基本成分とするととも
に、若千のNi,Cr,Mo,Vを添加し、残りをFe及び不純物か
らなるものとすればよく、遠心力鋳造品を含む溶接も可
能な各種の鋳鋼品を主として対象とするものである。ま
た、変態点の具体的温度は、組成の違いによって若干上
下するものである。
なく、重量パーセントにおいて、Ｃ＝0.30以下、Si＝0.
20〜0.70％、Mn＝0.30〜1.50％を基本成分とするととも
に、若千のNi,Cr,Mo,Vを添加し、残りをFe及び不純物か
らなるものとすればよく、遠心力鋳造品を含む溶接も可
能な各種の鋳鋼品を主として対象とするものである。ま
た、変態点の具体的温度は、組成の違いによって若干上
下するものである。
＜２＞焼き入れの温度及び継続時間、ならびに、焼き戻
しの温度及び継続時間については、先の実施例で挙げた
数値に限定されるものではなく、例えば、焼き入れ温度
については900℃ないし1,000℃の範囲内であればよく、
また、焼き戻し温度については、550℃ないし650℃の範
囲内であればよい。
しの温度及び継続時間については、先の実施例で挙げた
数値に限定されるものではなく、例えば、焼き入れ温度
については900℃ないし1,000℃の範囲内であればよく、
また、焼き戻し温度については、550℃ないし650℃の範
囲内であればよい。
＜３＞焼き入れ工程における変態点Ac1近傍までの冷却
は、先の実施例で説明したように炉冷で行ってもよく、
或は、炉外に取り出して放冷により行ってもよい。な
お、その冷却速度は４℃／分〜20℃／分が好ましい。ま
た、炉冷または放冷が終了した後の急冷は、水冷によっ
て行ってもよいし空冷によって行ってもよい。
は、先の実施例で説明したように炉冷で行ってもよく、
或は、炉外に取り出して放冷により行ってもよい。な
お、その冷却速度は４℃／分〜20℃／分が好ましい。ま
た、炉冷または放冷が終了した後の急冷は、水冷によっ
て行ってもよいし空冷によって行ってもよい。
図面は本発明に係る鋳鋼品の熱処理方法の実施例を示
し、第１図は熱処理工程の温度曲線、第２図は焼き入れ
工程の冷却を示す連続冷却変態曲線である。
し、第１図は熱処理工程の温度曲線、第２図は焼き入れ
工程の冷却を示す連続冷却変態曲線である。
Claims (1)
- 【請求項１】Ac3変態点以上の温度に加熱してその後冷
却する焼き入れ工程と、その焼き入れ工程の後に、Ac1
変態点よりも低い温度に加熱してその後冷却する焼き戻
し工程とからなる炭素含有量0.3％以下の鋳鋼品の熱処
理方法であって、 前記焼き入れ工程における冷却を、Ac1変態点の温度（A
c1）＋30℃以下で、且つ、Ac1変態点の温度（Ac1）−50
℃を超える冷却中間点温度（Te）まで、４〜20℃／分の
冷却速度をとする炉中放冷と、前記冷却中間点温度（T
e）からの水冷又は空冷との二段冷却によって行う鋳鋼
品の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2287942A JP2625572B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 鋳鋼品の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2287942A JP2625572B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 鋳鋼品の熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04160111A JPH04160111A (ja) | 1992-06-03 |
| JP2625572B2 true JP2625572B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=17723733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2287942A Expired - Lifetime JP2625572B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 鋳鋼品の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2625572B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9608108D0 (en) * | 1996-04-19 | 1996-06-26 | Naco Inc | Steel Castings |
| CN103849743A (zh) * | 2012-11-30 | 2014-06-11 | 中国航空工业标准件制造有限责任公司 | 一种金属棒料的热处理方法 |
| KR102430332B1 (ko) * | 2017-10-31 | 2022-08-05 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 후강판의 제조 설비 및 제조 방법 |
| CN111850264A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-10-30 | 宁波金汇精密铸造有限公司 | 一种35CrMo铸钢件的热处理方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5385710A (en) * | 1977-01-07 | 1978-07-28 | Hitachi Ltd | Heat treating method for low alloy steel |
| JPS59226114A (ja) * | 1983-06-02 | 1984-12-19 | Caterpillar Mitsubishi Ltd | 機械構造用高強度鋳鋼品の製造方法 |
-
1990
- 1990-10-24 JP JP2287942A patent/JP2625572B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04160111A (ja) | 1992-06-03 |
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