JP2684306B2 - 冷間加工性及び耐焼割れ性に優れた鋼材 - Google Patents
冷間加工性及び耐焼割れ性に優れた鋼材Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は冷間での押出し、引抜き
及び伸線加工、コイリング等に好適な冷間加工性の優れ
た鋼材ならびに焼入れ、焼戻しに好適な棒鋼及び線材用
の鋼材に関するものである。
及び伸線加工、コイリング等に好適な冷間加工性の優れ
た鋼材ならびに焼入れ、焼戻しに好適な棒鋼及び線材用
の鋼材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】冷間の押出し、引抜き及び伸線加工、コ
イリング等の加工では、加工時に鋼材中心部に作用する
引張り応力に起因してシェブロンクラック等の割れの発
生、カッピー状の断線や折損を引起こし易い。特に、中
心偏析が存在するとマルテンサイトや網目状のセメンタ
イト等の脆化組織が発生したり、あるいは脆化組織が存
在しなくても成分の濃化で断面中心部の延性が低下し、
上記欠点の発生や折損及び断線を助長する。
イリング等の加工では、加工時に鋼材中心部に作用する
引張り応力に起因してシェブロンクラック等の割れの発
生、カッピー状の断線や折損を引起こし易い。特に、中
心偏析が存在するとマルテンサイトや網目状のセメンタ
イト等の脆化組織が発生したり、あるいは脆化組織が存
在しなくても成分の濃化で断面中心部の延性が低下し、
上記欠点の発生や折損及び断線を助長する。
【０００３】また、鋼材の組織制御を目的に行われる焼
入れ処理において、焼入れ時に発生する内部応力により
脆弱な中心偏析部に割れ（焼割れ）が発生したり、そこ
から折損したりする場合がある。特に自動車用鋼材では
燃費規制から軽量化が強く要請されてきており、それに
伴って高炭素化や高合金化により鋼材の高強度化が進め
られているが、これらに伴って鋼材中心部の延性は益々
低下し、冷間の加工性は損われ、焼入れ時の割れ感受性
は一層高まる。
入れ処理において、焼入れ時に発生する内部応力により
脆弱な中心偏析部に割れ（焼割れ）が発生したり、そこ
から折損したりする場合がある。特に自動車用鋼材では
燃費規制から軽量化が強く要請されてきており、それに
伴って高炭素化や高合金化により鋼材の高強度化が進め
られているが、これらに伴って鋼材中心部の延性は益々
低下し、冷間の加工性は損われ、焼入れ時の割れ感受性
は一層高まる。
【０００４】従来、鋼材の冷間加工性を確保するため、
あるいは焼入れ時の割れを防止するため連鋳工程におい
て中心偏析を改善する努力が払われてきた。連鋳鋳片の
偏析を改善する方法としては従来より凝固組織を微細化
し偏析の分散を図る低温鋳造法、低速鋳造法や鋳型内や
２次冷却帯等での電磁攪拌技術が開発され中心偏析の改
善に寄与してきたが、これら単独またはこれらを組合せ
ただけでは中心偏析を十分改善するに致らず、冷間加工
時の欠陥や焼割れの発生を防止できていない。そのた
め、均熱拡散処理で対応するため大幅なコスト上昇を招
いていた。
あるいは焼入れ時の割れを防止するため連鋳工程におい
て中心偏析を改善する努力が払われてきた。連鋳鋳片の
偏析を改善する方法としては従来より凝固組織を微細化
し偏析の分散を図る低温鋳造法、低速鋳造法や鋳型内や
２次冷却帯等での電磁攪拌技術が開発され中心偏析の改
善に寄与してきたが、これら単独またはこれらを組合せ
ただけでは中心偏析を十分改善するに致らず、冷間加工
時の欠陥や焼割れの発生を防止できていない。そのた
め、均熱拡散処理で対応するため大幅なコスト上昇を招
いていた。
【０００５】一方、特公昭５９−１６８６２号、特公昭
５９−３９２２５号、特公昭６２−３４４６０号、特公
平２−５６９８２号等の公報には凝固末期に鋳片をロー
ルで圧下し、凝固収縮に基づく濃化溶鋼の流動を抑え中
心偏析を改善する凝固末期軽圧下の方法が開示されてい
る。これらの凝固末期軽圧下では中心偏析の大幅な改善
は可能であるが、鋼材の高炭素化や高合金化に伴って許
容偏析レベルが厳格化して本技術においても冷間加工性
の確保が困難になってきている。
５９−３９２２５号、特公昭６２−３４４６０号、特公
平２−５６９８２号等の公報には凝固末期に鋳片をロー
ルで圧下し、凝固収縮に基づく濃化溶鋼の流動を抑え中
心偏析を改善する凝固末期軽圧下の方法が開示されてい
る。これらの凝固末期軽圧下では中心偏析の大幅な改善
は可能であるが、鋼材の高炭素化や高合金化に伴って許
容偏析レベルが厳格化して本技術においても冷間加工性
の確保が困難になってきている。
【０００６】また、特開昭６１−１３２２４７号、特開
昭６３−１８３７６５号の公報、あるいは「鉄と鋼」第
６０年第８７５〜８８４頁には凝固末期の鋳片をロール
あるいは金型で大圧下して中心偏析を改善する方法が開
示されている。さらに、特開平３−２２６３３７号公報
には凝固完了前に鍛圧加工を施し、鋳片軸芯部のＣ含有
量の比Ｃ／Ｃ0 を０．８〜１．０５にする高炭素熱延素
材の製造方法が開示されている。しかしながら、本発明
者等が検討した結果では、これらの方法で鋼材中心部の
偏析を低減する、あるいはＣ含有量の比Ｃ／Ｃ0 で０．
８程度までの負偏析を鋳片軸芯部に形成することは冷間
加工性の確保や焼割れの防止に効果を有するが、それだ
けでは安定した改善効果は得られなかった。
昭６３−１８３７６５号の公報、あるいは「鉄と鋼」第
６０年第８７５〜８８４頁には凝固末期の鋳片をロール
あるいは金型で大圧下して中心偏析を改善する方法が開
示されている。さらに、特開平３−２２６３３７号公報
には凝固完了前に鍛圧加工を施し、鋳片軸芯部のＣ含有
量の比Ｃ／Ｃ0 を０．８〜１．０５にする高炭素熱延素
材の製造方法が開示されている。しかしながら、本発明
者等が検討した結果では、これらの方法で鋼材中心部の
偏析を低減する、あるいはＣ含有量の比Ｃ／Ｃ0 で０．
８程度までの負偏析を鋳片軸芯部に形成することは冷間
加工性の確保や焼割れの防止に効果を有するが、それだ
けでは安定した改善効果は得られなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】高炭素化や高合金化に
よる鋼材の高強度化が進展するなかで、冷間の押出し、
引抜き及び伸線加工やコイリング等の加工時に、シェブ
ロンクラック等の割れやカッピー状の断線の発生、折損
を引起こさず、かつ、焼入れ時に焼割れを発生させない
冷間加工性及び耐焼割れ性に優れた棒鋼及び線材用の鋼
材を提案するものである。
よる鋼材の高強度化が進展するなかで、冷間の押出し、
引抜き及び伸線加工やコイリング等の加工時に、シェブ
ロンクラック等の割れやカッピー状の断線の発生、折損
を引起こさず、かつ、焼入れ時に焼割れを発生させない
冷間加工性及び耐焼割れ性に優れた棒鋼及び線材用の鋼
材を提案するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、冷間での押出し、引抜き及び伸線加
工、コイリングの冷間加工用ならびに熱処理用の棒・線
鋼材において、前記棒・線鋼材の断面中心部に負偏析部
を有し、該負偏析部の範囲が断面積比で全断面積の１〜
３０％で、かつ、該負偏析部の炭素当量（Ｃｅｑ）を該
負偏析部を除く外層部の炭素当量（Ｃｅｑ）で割った値
が０．９８以下であることを特徴とする冷間加工性及び
耐焼割れ性に優れた鋼材である。ここで、 Ceq ＝ C＋ Mn/6 ＋ Si/24 ＋ Ni/40 ＋ Cr/5 ＋ Mo/
4 ＋ V/14 (wt%)
するものであって、冷間での押出し、引抜き及び伸線加
工、コイリングの冷間加工用ならびに熱処理用の棒・線
鋼材において、前記棒・線鋼材の断面中心部に負偏析部
を有し、該負偏析部の範囲が断面積比で全断面積の１〜
３０％で、かつ、該負偏析部の炭素当量（Ｃｅｑ）を該
負偏析部を除く外層部の炭素当量（Ｃｅｑ）で割った値
が０．９８以下であることを特徴とする冷間加工性及び
耐焼割れ性に優れた鋼材である。ここで、 Ceq ＝ C＋ Mn/6 ＋ Si/24 ＋ Ni/40 ＋ Cr/5 ＋ Mo/
4 ＋ V/14 (wt%)
【０００９】
【作用】本発明鋼においては棒・線材の断面中央部の断
面積比で全断面積の１〜３０％の範囲を負偏析部とする
と共に、該負偏析部の平均炭素当量（Ｃｅｑ）を該負偏
析部を除く外層部の炭素当量（Ｃｅｑ）で割った値が
０．９８以下を満足するよう制御する理由について説明
する。
面積比で全断面積の１〜３０％の範囲を負偏析部とする
と共に、該負偏析部の平均炭素当量（Ｃｅｑ）を該負偏
析部を除く外層部の炭素当量（Ｃｅｑ）で割った値が
０．９８以下を満足するよう制御する理由について説明
する。
【００１０】本発明者等が冷間での押出しや引抜き、伸
線加工を施した材料において鋼材中心部の残留応力を調
査した結果、圧縮の残留応力は鋼材中心部で高く、断面
積比で全断面積の１％を占める中心領域で圧縮残留応力
が特に高いことが判明した。このような圧縮残留応力の
分布は冷間加工のさい、鋼材の断面中心部に大きな引張
り応力が作用したことに起因しており、従って、上記の
ような冷間加工を受ける鋼材では、欠陥の発生を防止す
るには鋼材中心部の、断面積比で全断面積の１％を占め
る領域の延性を確保することが極めて重要である。
線加工を施した材料において鋼材中心部の残留応力を調
査した結果、圧縮の残留応力は鋼材中心部で高く、断面
積比で全断面積の１％を占める中心領域で圧縮残留応力
が特に高いことが判明した。このような圧縮残留応力の
分布は冷間加工のさい、鋼材の断面中心部に大きな引張
り応力が作用したことに起因しており、従って、上記の
ような冷間加工を受ける鋼材では、欠陥の発生を防止す
るには鋼材中心部の、断面積比で全断面積の１％を占め
る領域の延性を確保することが極めて重要である。
【００１１】鋼材の強度や延性は鋼材の組成に強く依存
し、熱処理や加工条件が同じであればほぼ炭素当量（Ｃ
ｅｑ）で整理され、Ｃｅｑが低いほど鋼材の延性は向上
する。よって、鋼材中心部の延性を向上するには中心部
に負偏析を形成し、中心部のＣｅｑを下げてやればよ
い。そこで、鋼材中心部の延性を向上し、冷間加工時の
種々の欠陥発生を安定して防止できる負偏析の度合いに
ついて冷間押出し試験や伸線試験を行ない検討した。
し、熱処理や加工条件が同じであればほぼ炭素当量（Ｃ
ｅｑ）で整理され、Ｃｅｑが低いほど鋼材の延性は向上
する。よって、鋼材中心部の延性を向上するには中心部
に負偏析を形成し、中心部のＣｅｑを下げてやればよ
い。そこで、鋼材中心部の延性を向上し、冷間加工時の
種々の欠陥発生を安定して防止できる負偏析の度合いに
ついて冷間押出し試験や伸線試験を行ない検討した。
【００１２】図２には横軸に全断面積に対する負偏析部
の断面積比、縦軸に負偏析部の平均炭素当量（Ｃｅｑ）
と該負偏析部を除く外層部の炭素当量（Ｃｅｑ）との比
をとって上記検討結果を整理した結果を示す。すなわち
図１は棒・線鋼材の断面図であって、１が中心部の負偏
析部、２が外層部である。図２に示すように断面中央部
の断面積比で全断面積の１％以上の範囲を当該範囲を除
く外層部に比べ炭素当量（Ｃｅｑ）が低い負偏析部とす
ると共に、該負偏析部の平均炭素当量（Ｃｅｑ）を該負
偏析部を除く外層部の炭素当量（Ｃｅｑ）で割った値が
０．９８以下を満足するよう制御すると加工性は顕著に
改善され従来冷間加工時に発生していた欠陥の発生をよ
り防止できる。特に、確実に冷間加工時の欠陥発生を防
止するには負偏析領域を鋼材中心部に断面積比で１％以
上確保することが絶対条件であった。
の断面積比、縦軸に負偏析部の平均炭素当量（Ｃｅｑ）
と該負偏析部を除く外層部の炭素当量（Ｃｅｑ）との比
をとって上記検討結果を整理した結果を示す。すなわち
図１は棒・線鋼材の断面図であって、１が中心部の負偏
析部、２が外層部である。図２に示すように断面中央部
の断面積比で全断面積の１％以上の範囲を当該範囲を除
く外層部に比べ炭素当量（Ｃｅｑ）が低い負偏析部とす
ると共に、該負偏析部の平均炭素当量（Ｃｅｑ）を該負
偏析部を除く外層部の炭素当量（Ｃｅｑ）で割った値が
０．９８以下を満足するよう制御すると加工性は顕著に
改善され従来冷間加工時に発生していた欠陥の発生をよ
り防止できる。特に、確実に冷間加工時の欠陥発生を防
止するには負偏析領域を鋼材中心部に断面積比で１％以
上確保することが絶対条件であった。
【００１３】ここで、負偏析部及び外層部の炭素当量
（Ｃｅｑ）はＥＰＭＡ（電子発光Ｘ線微量分析装置）や
ＣＭＡ（面分析として可能な前記分析装置）による面分
析、線分析、スポット分析や、あるいはドリル等により
採取した切り粉を化学分析するいずれの方法で求めても
良い。また、炭素当量の平均値は厳密には面分析を行な
いその測定結果に基づき求めるのが好ましいが、他の分
析方法で求めた濃度分布から推定しても良い。外層部の
炭素当量（Ｃｅｑ）を評価する際、連続鋳造での電磁攪
拌の影響等で形成されるような局部的な負偏析部領域は
除いて評価する。
（Ｃｅｑ）はＥＰＭＡ（電子発光Ｘ線微量分析装置）や
ＣＭＡ（面分析として可能な前記分析装置）による面分
析、線分析、スポット分析や、あるいはドリル等により
採取した切り粉を化学分析するいずれの方法で求めても
良い。また、炭素当量の平均値は厳密には面分析を行な
いその測定結果に基づき求めるのが好ましいが、他の分
析方法で求めた濃度分布から推定しても良い。外層部の
炭素当量（Ｃｅｑ）を評価する際、連続鋳造での電磁攪
拌の影響等で形成されるような局部的な負偏析部領域は
除いて評価する。
【００１４】なお、本発明の要件を満足する負偏析を形
成させる方法としては連鋳工程で未凝固部が残留するス
トランドをロールあるいは金型で強圧下し、デンドライ
ト樹間の濃化溶鋼を上流側に絞り出して鋳片断面中心部
に負偏析を形成させる方法がある。これらの方法では断
面積比で３０％超の範囲を負偏析にしようとすると圧下
時に顕著な内部割れが発生し、かえって鋼材の内質が低
下し、疲労強度が低下したりする。このように３０％超
の範囲を負偏析にしようとするのは工程上無理なことが
多く、またそれに応じた効果を期待できないので本発明
においては３０％までとする。
成させる方法としては連鋳工程で未凝固部が残留するス
トランドをロールあるいは金型で強圧下し、デンドライ
ト樹間の濃化溶鋼を上流側に絞り出して鋳片断面中心部
に負偏析を形成させる方法がある。これらの方法では断
面積比で３０％超の範囲を負偏析にしようとすると圧下
時に顕著な内部割れが発生し、かえって鋼材の内質が低
下し、疲労強度が低下したりする。このように３０％超
の範囲を負偏析にしようとするのは工程上無理なことが
多く、またそれに応じた効果を期待できないので本発明
においては３０％までとする。
【００１５】硬鋼線等の高炭素線材では上記負偏析の形
成は、鋼材中心部のマトリックスの延性を高めると共に
伸線時に内部亀裂の発生源となるミクロマルテンサイト
や網目状セメンタイトといった硬質相の生成が防止され
る結果、伸線加工性は顕著に改善される。また、冷間で
コイリングされるバネ鋼では油焼入れ、焼戻し後の絞り
が問題とされるが、図２に示す冷間加工性が良好な領域
に負偏析を制御した材料では中心部の延性は十分確保さ
れるため、中心部の延性不足に起因する折損は容易に防
止できる。一方、従来のように中心偏析を有する材料で
は、焼入れ時に中心偏析部に生成するマルテンサイト等
の脆化組織が焼割れを引起こすが、本発明の要件を満足
する負偏析を形成すると鋼材中心部付近（狭くとも断面
中心部の断面積で１％以上の範囲）において焼入れ時に
脆化組織の出現を防止でき、耐焼割れ性は大幅に改善さ
れる。
成は、鋼材中心部のマトリックスの延性を高めると共に
伸線時に内部亀裂の発生源となるミクロマルテンサイト
や網目状セメンタイトといった硬質相の生成が防止され
る結果、伸線加工性は顕著に改善される。また、冷間で
コイリングされるバネ鋼では油焼入れ、焼戻し後の絞り
が問題とされるが、図２に示す冷間加工性が良好な領域
に負偏析を制御した材料では中心部の延性は十分確保さ
れるため、中心部の延性不足に起因する折損は容易に防
止できる。一方、従来のように中心偏析を有する材料で
は、焼入れ時に中心偏析部に生成するマルテンサイト等
の脆化組織が焼割れを引起こすが、本発明の要件を満足
する負偏析を形成すると鋼材中心部付近（狭くとも断面
中心部の断面積で１％以上の範囲）において焼入れ時に
脆化組織の出現を防止でき、耐焼割れ性は大幅に改善さ
れる。
【００１６】また、本発明により冷間加工性や耐焼割れ
性の向上が期待できる対象鋼種はＪＩＳ規格で以下のよ
うな鋼種である。すなわち機械構造用炭素鋼（ＳＸＸ
Ｃ）、焼入れ性を保証した構造用鋼材Ｈ鋼（ＳＭｎＸＸ
ＸＨ，ＳＭｎＣＸＸＸＨ，ＳＣｒＸＸＸＨ，ＳＣＭＸＸ
ＸＨ，ＳＮＣＸＸＸＨ，ＳＮＣＭＸＸＸＨ）、ニッケル
クロム鋼鋼材（ＳＮＣ）、ニッケルクロムモリブデン鋼
鋼材（ＳＮＣＭ）、クロム鋼鋼材（ＳＣｒ）、機械構造
用マンガン鋼鋼材及びマンガンクロム鋼鋼材（ＳＭｎ，
ＳＭｎＣ）、クロムモリブデン鋼鋼材（ＳＣＭ）、アル
ミニウムクロムモリブデン鋼鋼材（ＳＡＣＭ）、ばね鋼
鋼材（ＳＵＰ）、硫黄及び硫黄複合快削鋼（ＳＵＭＸ
Ｘ，ＳＵＭＸＸＬ）、高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵ
Ｊ）、ピアノ線材（ＳＷＲＳ）、軟鋼線材（ＳＷＲ
Ｍ）、硬鋼線材（ＳＷＲＨ）、冷間圧造用炭素鋼線材
（ＳＷＲＣＨ）、冷間圧造用ボロン鋼線材（ＳＷＲＣＨ
Ｂ）、硬鋼線（ＳＷ）、ピアノ線（ＳＷＰ）、ＰＣ鋼線
及びＰＣ鋼より線（ＳＷＰＲ，ＳＷＰＤ）、ＰＣ硬鋼線
（ＳＷＣＲ，ＳＷＣＤ）、ばね用炭素鋼オイルテンパー
線（ＳＷＯ）、弁ばね用炭素鋼オイルテンパー線（ＳＷ
Ｏ−Ｖ）、弁ばね用クロムバナジウム鋼オイルテンパー
線（ＳＷＯＣＶ−Ｖ）、弁ばね用シリコンクロム鋼オイ
ルテンパー線（ＳＷＯＳＣ−Ｖ）、ばね用シリコンマン
ガン鋼オイルテンパー線（ＳＷＯＳＭ）である。
性の向上が期待できる対象鋼種はＪＩＳ規格で以下のよ
うな鋼種である。すなわち機械構造用炭素鋼（ＳＸＸ
Ｃ）、焼入れ性を保証した構造用鋼材Ｈ鋼（ＳＭｎＸＸ
ＸＨ，ＳＭｎＣＸＸＸＨ，ＳＣｒＸＸＸＨ，ＳＣＭＸＸ
ＸＨ，ＳＮＣＸＸＸＨ，ＳＮＣＭＸＸＸＨ）、ニッケル
クロム鋼鋼材（ＳＮＣ）、ニッケルクロムモリブデン鋼
鋼材（ＳＮＣＭ）、クロム鋼鋼材（ＳＣｒ）、機械構造
用マンガン鋼鋼材及びマンガンクロム鋼鋼材（ＳＭｎ，
ＳＭｎＣ）、クロムモリブデン鋼鋼材（ＳＣＭ）、アル
ミニウムクロムモリブデン鋼鋼材（ＳＡＣＭ）、ばね鋼
鋼材（ＳＵＰ）、硫黄及び硫黄複合快削鋼（ＳＵＭＸ
Ｘ，ＳＵＭＸＸＬ）、高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵ
Ｊ）、ピアノ線材（ＳＷＲＳ）、軟鋼線材（ＳＷＲ
Ｍ）、硬鋼線材（ＳＷＲＨ）、冷間圧造用炭素鋼線材
（ＳＷＲＣＨ）、冷間圧造用ボロン鋼線材（ＳＷＲＣＨ
Ｂ）、硬鋼線（ＳＷ）、ピアノ線（ＳＷＰ）、ＰＣ鋼線
及びＰＣ鋼より線（ＳＷＰＲ，ＳＷＰＤ）、ＰＣ硬鋼線
（ＳＷＣＲ，ＳＷＣＤ）、ばね用炭素鋼オイルテンパー
線（ＳＷＯ）、弁ばね用炭素鋼オイルテンパー線（ＳＷ
Ｏ−Ｖ）、弁ばね用クロムバナジウム鋼オイルテンパー
線（ＳＷＯＣＶ−Ｖ）、弁ばね用シリコンクロム鋼オイ
ルテンパー線（ＳＷＯＳＣ−Ｖ）、ばね用シリコンマン
ガン鋼オイルテンパー線（ＳＷＯＳＭ）である。
【００１７】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明について説明
する。なお、圧下実施例では連続鋳造時に未凝固部が残
留する鋳片を圧下して鋳片断面中心部に負偏析を発生さ
せた。そのさい、同一チャージ内で鋳造速度及び圧下量
等の圧下条件を変更して負偏析度合いを変化させると共
に圧下による負偏析を有しない従来材や、また本発明の
負偏析量より少ない比較材も鋳造した。また、分析用試
料はすべて圧延材から採取し、ＣＭＡで断面内の濃度分
布を調査した。
する。なお、圧下実施例では連続鋳造時に未凝固部が残
留する鋳片を圧下して鋳片断面中心部に負偏析を発生さ
せた。そのさい、同一チャージ内で鋳造速度及び圧下量
等の圧下条件を変更して負偏析度合いを変化させると共
に圧下による負偏析を有しない従来材や、また本発明の
負偏析量より少ない比較材も鋳造した。また、分析用試
料はすべて圧延材から採取し、ＣＭＡで断面内の濃度分
布を調査した。
【００１８】表１に示す組成の溶鋼を２４７ｍｍ×３０
０ｍｍの鋳型を用いて鋳造し、連鋳ストランドの断面中
心部の固相率が０．６〜０．８の範囲においてロールに
より約５０ｍｍの圧下を加えて濃化溶鋼を絞り出し、鋳
片中心部に本発明の要件を満足するような負偏析を形成
させた。このようにして得られた鋳片を復熱炉経由で分
塊圧延して１６２ｍｍ角のビレットに成型し、さらに、
そのビレットを棒鋼及び線材圧延した。従来材及び比較
材についても本発明鋼と同様に復熱炉経由で分塊圧延し
て、棒鋼及び線材圧延に供した。
０ｍｍの鋳型を用いて鋳造し、連鋳ストランドの断面中
心部の固相率が０．６〜０．８の範囲においてロールに
より約５０ｍｍの圧下を加えて濃化溶鋼を絞り出し、鋳
片中心部に本発明の要件を満足するような負偏析を形成
させた。このようにして得られた鋳片を復熱炉経由で分
塊圧延して１６２ｍｍ角のビレットに成型し、さらに、
そのビレットを棒鋼及び線材圧延した。従来材及び比較
材についても本発明鋼と同様に復熱炉経由で分塊圧延し
て、棒鋼及び線材圧延に供した。
【００１９】
【表１】
【００２０】表２には棒鋼圧延で４０ｍｍ径に圧延した
Ｓ２５ＣとＳ４８Ｃ相当の冷間押出し用鋼において、材
料中心部から平行部５ｍｍ径のＪＩＳ４号タイプの引張
り試験片を各水準１０本ずつ採取し、冷間押出し時のシ
ェブロンクラックの発生と良い相関のある材料中心部の
絞りを評価した結果を示す。いずれの鋼種においても本
発明鋼の方が材料中心部の絞り（ＲＡ）は比較鋼及び従
来鋼に比べ格段に高い値を示し、冷間押出し性に優れて
いることがわかる。
Ｓ２５ＣとＳ４８Ｃ相当の冷間押出し用鋼において、材
料中心部から平行部５ｍｍ径のＪＩＳ４号タイプの引張
り試験片を各水準１０本ずつ採取し、冷間押出し時のシ
ェブロンクラックの発生と良い相関のある材料中心部の
絞りを評価した結果を示す。いずれの鋼種においても本
発明鋼の方が材料中心部の絞り（ＲＡ）は比較鋼及び従
来鋼に比べ格段に高い値を示し、冷間押出し性に優れて
いることがわかる。
【００２１】
【表２】
【００２２】なお、表２以降の表におけるＣｅｑバー
（上に横線）は図１で示す１の鋼材中心部の負偏析部の
平均炭素当量であり、Ｃｅｑ0 は外層部２の炭素当量、
またＡは中心部１の負偏析領域の断面積、Ａ0 は鋼材の
全断面積（１，２の部分の合計）である。
（上に横線）は図１で示す１の鋼材中心部の負偏析部の
平均炭素当量であり、Ｃｅｑ0 は外層部２の炭素当量、
またＡは中心部１の負偏析領域の断面積、Ａ0 は鋼材の
全断面積（１，２の部分の合計）である。
【００２３】表３には２５ｍｍ径に棒鋼圧延したＳＭｎ
４２２にＢを添加した鋼を９００℃に加熱後水焼入れし
て焼割れの発生を調査した結果を示す。比較鋼、従来鋼
では焼割れが発生したのに対し、断面中心部に負偏析を
有する本発明鋼では焼割れは全く発生しなかった。
４２２にＢを添加した鋼を９００℃に加熱後水焼入れし
て焼割れの発生を調査した結果を示す。比較鋼、従来鋼
では焼割れが発生したのに対し、断面中心部に負偏析を
有する本発明鋼では焼割れは全く発生しなかった。
【００２４】
【表３】
【００２５】表４には線材圧延後９００℃に巻取り、さ
らに温水冷却で制御冷却を施した硬鋼線１２．３ｍｍ径
の圧延材の諸特性について調査した結果を示す。ミクロ
マルテンサイトや網目状セメンタイト及び引張り特性は
コイル端部からＪＩＳ２号試験片を採取して調査した。
強度（ＴＳ）、絞り（ＲＡ）はｎ＝１０の平均値であ
る。本発明鋼ではミクロマルテンサイトや網目状セメン
タイト等の脆弱相は認められず（ナイタルエッチで観
察）、しかも絞りは大幅に改善されている。
らに温水冷却で制御冷却を施した硬鋼線１２．３ｍｍ径
の圧延材の諸特性について調査した結果を示す。ミクロ
マルテンサイトや網目状セメンタイト及び引張り特性は
コイル端部からＪＩＳ２号試験片を採取して調査した。
強度（ＴＳ）、絞り（ＲＡ）はｎ＝１０の平均値であ
る。本発明鋼ではミクロマルテンサイトや網目状セメン
タイト等の脆弱相は認められず（ナイタルエッチで観
察）、しかも絞りは大幅に改善されている。
【００２６】
【表４】
【００２７】また、表４にカッピー破断を促進する条件
（ダイスアプローチ角度：３０°）でドローベンチによ
り直径１２．３ｍｍ→５．６ｍｍに７段で伸線し、伸線
性について調査した結果を示す。また、伸線に先立ちサ
ンプルを酸洗、燐酸塩処理すると共に、９５０℃×６分
→５５０℃×４分のパテンティング処理を施した。本発
明鋼では伸線限界歪（伸線前後の断面積による真歪）は
比較鋼、従来鋼に比べ大幅に増加しており、本発明鋼の
方は優れた伸線加工性を示した。なお、断線がカッピー
破断かどうかは破断した破面形状を観察して判定した。
（ダイスアプローチ角度：３０°）でドローベンチによ
り直径１２．３ｍｍ→５．６ｍｍに７段で伸線し、伸線
性について調査した結果を示す。また、伸線に先立ちサ
ンプルを酸洗、燐酸塩処理すると共に、９５０℃×６分
→５５０℃×４分のパテンティング処理を施した。本発
明鋼では伸線限界歪（伸線前後の断面積による真歪）は
比較鋼、従来鋼に比べ大幅に増加しており、本発明鋼の
方は優れた伸線加工性を示した。なお、断線がカッピー
破断かどうかは破断した破面形状を観察して判定した。
【００２８】表５に直径１３ｍｍに線材圧延したバネ鋼
材のサンプルを１０本ずつ採取して９００℃に加熱、油
焼入れし、４５０℃で焼戻し、ＪＩＳ２号試験片を採取
して引張り試験でＯＴ（オイルテンパー）後の強度、絞
りを評価した結果を示す。バネ鋼ではＯＴ後の絞りが高
いほどコイリング性が改善されることが経験的に知られ
ており、ＯＴ後の絞りが高い値を示す本発明鋼はコイリ
ング性も優れている。
材のサンプルを１０本ずつ採取して９００℃に加熱、油
焼入れし、４５０℃で焼戻し、ＪＩＳ２号試験片を採取
して引張り試験でＯＴ（オイルテンパー）後の強度、絞
りを評価した結果を示す。バネ鋼ではＯＴ後の絞りが高
いほどコイリング性が改善されることが経験的に知られ
ており、ＯＴ後の絞りが高い値を示す本発明鋼はコイリ
ング性も優れている。
【００２９】
【表５】
【００３０】さらに、表６には軸受け鋼を２４ｍｍ径に
圧延した棒鋼でナイタルエッチで網目状セメンタイトの
生成状況を観察した結果を示す。本表から明らかなよう
に本発明鋼では冷間加工性に有害な網目状セメンタイト
の生成は認められず、軸受け鋼程度の高炭素鋼において
も冷間加工性の大幅な改善が期待される。
圧延した棒鋼でナイタルエッチで網目状セメンタイトの
生成状況を観察した結果を示す。本表から明らかなよう
に本発明鋼では冷間加工性に有害な網目状セメンタイト
の生成は認められず、軸受け鋼程度の高炭素鋼において
も冷間加工性の大幅な改善が期待される。
【００３１】
【表６】
【００３２】表７には２６ｍｍ径に線材圧延した硫黄快
削鋼（ＳＵＭ２３）を２３ｍｍ径に引抜き、矯正後超音
波探傷で引き割れの発生有無について調査した結果を示
す。負偏析を有する本発明鋼材では比較鋼、従来鋼で偏
析部に発生した引き割れの発生は認められなかった。
削鋼（ＳＵＭ２３）を２３ｍｍ径に引抜き、矯正後超音
波探傷で引き割れの発生有無について調査した結果を示
す。負偏析を有する本発明鋼材では比較鋼、従来鋼で偏
析部に発生した引き割れの発生は認められなかった。
【００３３】
【表７】
【００３４】
【発明の効果】本発明鋼は冷間の押出し、引抜き及び伸
線加工やコイリング等の加工時に、シェブロンクラック
等の割れやカッピー状の断線の発生、折損を引起こさ
ず、かつ焼入れ時に焼割れを発生させない冷間加工性及
び耐焼割れ性に優れた鋼材であり、上記冷間加工や焼入
れ時の欠陥発生や割れを防止することで生産性の向上に
大きく寄与する。また、従来鋼に比べ冷間加工性や耐焼
割れ性に優れた素材を提供することで、従来以上に厳し
い冷間加工や焼入れ等の熱処理が可能となり、その工業
的意義は高い。
線加工やコイリング等の加工時に、シェブロンクラック
等の割れやカッピー状の断線の発生、折損を引起こさ
ず、かつ焼入れ時に焼割れを発生させない冷間加工性及
び耐焼割れ性に優れた鋼材であり、上記冷間加工や焼入
れ時の欠陥発生や割れを防止することで生産性の向上に
大きく寄与する。また、従来鋼に比べ冷間加工性や耐焼
割れ性に優れた素材を提供することで、従来以上に厳し
い冷間加工や焼入れ等の熱処理が可能となり、その工業
的意義は高い。
【図１】棒・線鋼材の断面を説明する図
【図２】負偏析の程度と冷間加工性の関係を示すグラフ
１ 中心部（負偏析部） ２ 外層部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−238327（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−193756（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−16862（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】 冷間での押出し、引き抜き及び伸線加
工、コイリングの冷間加工用ならびに熱処理用の棒・線
鋼材において、前記棒・線鋼材の断面中心部に負偏析部
を有し、該負偏析部の範囲が断面積比で全断面積の１〜
３０％で、かつ、該負偏析部の炭素当量（Ｃｅｑ）を該
負偏析部を除く外層部の炭素当量（Ｃｅｑ）で割った値
が０．９８以下であることを特徴とする冷間加工性及び
耐焼割れ性に優れた鋼材。ここで、 Ceq＝ C＋ Mn/6 ＋ Si/24 ＋ Ni/40 ＋ Cr/5 ＋ Mo/4
＋ V/14 (wt%)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4355452A JP2684306B2 (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 冷間加工性及び耐焼割れ性に優れた鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4355452A JP2684306B2 (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 冷間加工性及び耐焼割れ性に優れた鋼材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06184697A JPH06184697A (ja) | 1994-07-05 |
| JP2684306B2 true JP2684306B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=18444040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4355452A Expired - Fee Related JP2684306B2 (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 冷間加工性及び耐焼割れ性に優れた鋼材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2684306B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4476846B2 (ja) | 2005-03-03 | 2010-06-09 | 株式会社神戸製鋼所 | 冷間加工性と品質安定性に優れた高強度ばね用鋼 |
| JP6330780B2 (ja) * | 2015-10-21 | 2018-05-30 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼材の製造方法および鋼材用熱処理設備 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5944305B2 (ja) * | 1982-07-20 | 1984-10-29 | 住友化学工業株式会社 | Ｎ−ｔ−ブチルホルムアミドの製造法 |
| JPS61193756A (ja) * | 1985-02-22 | 1986-08-28 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 表面性状の良好な連続鋳造鋳片の製造法 |
| JPH0676643B2 (ja) * | 1986-04-08 | 1994-09-28 | 新日本製鐵株式会社 | 加工性のすぐれた高強度鋼線材 |
-
1992
- 1992-12-21 JP JP4355452A patent/JP2684306B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06184697A (ja) | 1994-07-05 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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