JP2881821B2 - クロム系ステンレス鋼および耐熱鋼の熱間加工後の熱処理方法 - Google Patents
クロム系ステンレス鋼および耐熱鋼の熱間加工後の熱処理方法Info
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Description
（産業上の利用分野） 本発明は、クロム系ステンレス鋼および耐熱鋼（電熱
合金などのクロム系鉄基合金を含む。）の熱処理方法に
関し、とくに熱間加工においてクロム系ステンレス鋼ま
たは耐熱鋼の表面に発生したスケールが、その後の脱ス
ケール工程で脱落しやすいものとなるように、スケール
の一部ないしは全部を改質させるのに利用されるクロム
系ステンレス鋼および耐熱鋼の熱間加工後の熱処理方法
に関するものである。 （従来の技術） 従来、クロム系ステンレス鋼はN2ガス雰囲気中で焼鈍
されるが、N2ガス雰囲気は非還元性である（もちろん、
酸化性でもない）からん、熱間加工において鋼材表面に
発生したスケールの性状には何ら変化をもたらさない。 そして、悦間加工工程においてこのクロム系ステンレ
ス鋼の表面には、ち密で強固な被膜のスケールが生成す
るため、熱間加工後の脱スケール工程での脱スケール性
が悪く、脱スケールのための処理時間を多く必要とする
という問題点があった。 そこで、スケールを還元することによって脱スケール
性を改善するために、RXガス＋N2ガス、すなわちCOとN2
を主成分とする吸熱形雰囲気ガスを用いて焼鈍を行うよ
うにすることもあった。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、COを含むガスを用いて焼鈍を行った場
合には、高温において鋼材に浸炭をひき起すおそれがあ
るため、高温での熱処理では初期の段階でしか送気する
ことができないという課題があった。 また、処理温度が低いとき、例えば400℃程度である
ときにはスーティングが発生して鋼材の表面に炭素が生
成し、酸洗によってもなかなか除去できないこととなる
という課題があった。 （発明の目的） 本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされ
たもので、熱間加工においてクロム系ステンレス鋼およ
び耐熱鋼の表面に発生したスケールの脱スケール性をよ
り一層改善することが可能であるクロム系ステンレス鋼
および耐熱鋼の熱間加工後の熱処理方法を提供すること
を目的としている。
合金などのクロム系鉄基合金を含む。）の熱処理方法に
関し、とくに熱間加工においてクロム系ステンレス鋼ま
たは耐熱鋼の表面に発生したスケールが、その後の脱ス
ケール工程で脱落しやすいものとなるように、スケール
の一部ないしは全部を改質させるのに利用されるクロム
系ステンレス鋼および耐熱鋼の熱間加工後の熱処理方法
に関するものである。 （従来の技術） 従来、クロム系ステンレス鋼はN2ガス雰囲気中で焼鈍
されるが、N2ガス雰囲気は非還元性である（もちろん、
酸化性でもない）からん、熱間加工において鋼材表面に
発生したスケールの性状には何ら変化をもたらさない。 そして、悦間加工工程においてこのクロム系ステンレ
ス鋼の表面には、ち密で強固な被膜のスケールが生成す
るため、熱間加工後の脱スケール工程での脱スケール性
が悪く、脱スケールのための処理時間を多く必要とする
という問題点があった。 そこで、スケールを還元することによって脱スケール
性を改善するために、RXガス＋N2ガス、すなわちCOとN2
を主成分とする吸熱形雰囲気ガスを用いて焼鈍を行うよ
うにすることもあった。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、COを含むガスを用いて焼鈍を行った場
合には、高温において鋼材に浸炭をひき起すおそれがあ
るため、高温での熱処理では初期の段階でしか送気する
ことができないという課題があった。 また、処理温度が低いとき、例えば400℃程度である
ときにはスーティングが発生して鋼材の表面に炭素が生
成し、酸洗によってもなかなか除去できないこととなる
という課題があった。 （発明の目的） 本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされ
たもので、熱間加工においてクロム系ステンレス鋼およ
び耐熱鋼の表面に発生したスケールの脱スケール性をよ
り一層改善することが可能であるクロム系ステンレス鋼
および耐熱鋼の熱間加工後の熱処理方法を提供すること
を目的としている。
（課題を解決するための手段） 本発明に係るクロム系ステンレス鋼および耐熱鋼の熱
間加工後の熱処理方法は、クロム系ステンレス鋼または
耐熱鋼よりなる鋼材を熱間加工した後、N2（窒素ガス）
を主成分としこれにH2（水素ガス）を25容量％以下（Ｏ
を含まず）の割合で含有すると共にO2量を200ppm以下に
規制してなる雰囲気ガス中において前記鋼材を所定温度
に加熱し、これに続く冷却工程においてN2と共に４容量
％以下（Ｏを含まず）のH2を供給しかつO2量を200ppm以
下に規制しながら前記鋼材を徐冷する構成としたことを
特徴としており、このようなクロム系ステンレス鋼およ
び耐熱鋼の熱間加工後の熱処理方法の構成を前述した従
来の課題を解決するための手段としている。 そして、本発明の実施態様においては、N2を主成分と
しこれにH2を含有してなる雰囲気ガスをNH3の分解によ
って製造することも可能であり、この際、N2を主成分と
し、これにH2を25容量％以下（０を含まず）含有し、未
分解NH3を25ppm以下、O2を200ppm以下に規制すると共に
露点を−30℃以上に制御するようになすこともできる。 本発明が適用されるクロム系ステンレス鋼および耐熱
鋼は、９％以上のCrを含有するステンレス鋼、例えば、
SUS403,SUS416,SUS420,SUS440など、および７％以上のC
rを含有する耐熱鋼（電熱合金などのクロム系鉄基合金
を含む。）、例えばSUH1,SUH3,FCH2（電熱線）などがあ
げられ、CrのほかにMo,Ni,Cu,Al,Nb,V,W,S,Pb,Se等を含
むものにも適用される。 このようなクロム系ステンレス鋼および耐熱鋼に対し
て熱処理を行うに際して用いる雰囲気は、N2を主成分と
しこれにH2を含有してなるものであり、この場合N2の一
部がArなどの不活性ガスで置換されていてもよい。そし
て、この場合N2中に含有されるH2量があまり多くなって
も、熱間加工により生じた鋼材表面のスケールに対する
除去効果はそれほど向上しないので、N2中に含有される
H2量は25容量％以下の程度とすることがより望ましい。
また、H2量が少なすぎると脱スケール性に対する改善作
用は小さなものとなるので５容量％以上とするのがより
望ましい。 このようなN2を主成分としこれにH2を含有してなる雰
囲気ガスを得るに際しては、NH3の分解により製造する
方法を採用することができる。この場合、N2中に25容量
％以下のH2を含有させると共に、未分解のNH3を25ppm以
下、O2を200ppm以下に規制し、露点を−30℃以上に制御
することがとくに望ましい。 この場合、未分解のNH3を25ppm以下、露点を−30℃以
上にしないときには、鋼中への［Ｎ］の吸収を生じるお
それがでてきて、鋼材表面の窒化が懸念されるようにな
り、のちの伸線にとって悪影響を及ぼすこともありうる
ので、未分解のNH3および露点を上記のごとく制御する
ことがより好ましい。 また、雰囲気ガス中のO2量が多すぎるときには、スケ
ールの酸化を生じて脱スケール性の改善が良好になされ
なくなるおそれがでてくるので、雰囲気ガス中のO2量は
200ppm以下となるように規制することがより好ましい。 このような加熱処理工程に続いて冷却工程に入るが、
この冷却工程においてはN2と共にH2を供給しながら冷却
する。すなわち、加熱処理工程に続く冷却工程において
H2の送気を停止すると、O2濃度が再び上昇して、還元さ
れたスケールが再酸化することになるので、加熱処理後
に冷却して炉出しするまでの間に、N2と共にH2を供給し
ながら冷却するようになす。 このとき、H2を含むガスは600℃以下の温度になると
爆発の危険を生ずるので、N2中に供給されるH2の量は爆
発限界以下とする必要があり、このような観点からH2量
は４容量％以下の範囲となるようにすることがより望ま
しい。そして、この冷却過程においてはN2と共に４容量
％以下のH2を供給して冷却を行うようにすることによっ
て炉内のO2濃度は低い値に維持されるが、この冷却雰囲
気中においてO2含有量が多すぎるときにはスケールの再
酸化を生じて脱スケール性の改善が良好になされなくな
るので、O2含有量は200ppm以下となるように規制するこ
とがより望ましい。 （発明の作用） 本発明に係わるクロム系ステンレス鋼および耐熱鋼の
熱間加工後の熱処理方法は、上述した構成を有している
から、熱間加工において表面に生じたち密なスケール
が、N2を主成分としこれにH2を含有してなる雰囲気中で
所定の温度に加熱して焼鈍されることにより、容易に脱
スケールされる状態に改質され、この改質されたスケー
ルは、焼鈍後の冷却工程においてN2と共にH2を供給しな
がら冷却されることから、冷却過程で再酸化されること
がなく、したがって容易に脱スケールされる状態に維持
されるという作用がもたらされる。 （実施例） 実施例１ 13.3重量％Cr−0.3重量％Si−0.70重量％Mn−残部Fe
および不純物からなるクロム系ステンレス鋼を溶製し、
熱間圧延により直径6mmの線材とした。次に、この線材
を焼鈍炉内に装入し、第１図に示す温度変化となるよう
にして焼鈍し、その際の雰囲気ガスとして、炉内にN2を
供給すると同時にH2を供給してその間のH2濃度が９〜15
容量％であるようにした。 このようにして焼鈍したクロム系ステンレス鋼線材の
表層はポーラス状になっていた。この場合、酸化物であ
るスケールが還元され、スケールから酸素が雰囲気中へ
離脱し、そのため熱間圧延により生じたスケールがポー
ラス状に改質されたものと解される。 次に、焼鈍後に炉内温度を30℃／時間の割合で700℃
まで降下させた後、雰囲気ガスとしてN2を供給すると同
時にH2を４容量％となる割合に変更して供給し、６時間
の間に100℃まで徐冷した。この冷却工程における炉内
の雰囲気ガス中の酸素含有量は120ppm程度であり、炉出
し時には約40ppmであった。 次いで、この焼鈍処理後のクロム系ステンレス鋼線材
に対する脱スケール処理は、先ず、硝酸ソーダ;20％,Na
OH;80％の溶液を450℃に加熱してなるソルト槽に前記線
材を６分間浸漬し、次に、弗酸;2〜５％，硝酸;18〜20
％、その他水りなる40℃の溶液に４分間浸漬し、その後
シャワー水洗浄することにより行なった。 この結果、このような一連の洗浄工程を一回通すだけ
でスケールをほぼ完全に離脱させることができ、従来の
N2雰囲気で熱処理したものに比較して、脱スケールの所
要時間は約1/2であり、脱スケールの所要時間が短縮さ
れるためオーバーエッチの発生も防止できた。 本発明の熱処理方法を採用することにより、熱間加工
により生じたち密なスケールがポーラス状に改質され、
冷却工程においては再酸化が防止されて、酸洗工程にお
いて鋼材表面へ酸の浸透性が格段に向上し、脱スケール
の所要時間を大幅に短縮することが可能であった。 実施例２ 実施例１で用いたと同じクロム系ステンレス鋼よりな
る線材を炉内に装入し、第２図に示した温度変化となる
ように焼鈍した。そして、この焼鈍に際し、雰囲気ガス
として炉内にN2を供給すると同時にH2を約４容量％とな
る割合で供給し、その後実施例１と同じ条件で徐冷し、
さらに実施例１と同じ条件で脱スケール処理を施したと
ころ、この実施例においても良好なる脱スケール性を示
した。 実施例３ 13.3重量％Cr−0.3重量％Si−0.70重量％Mn−残部Fe
および不純物からなるクロム系ステンレス鋼を溶製し、
熱間圧延により直径6mmの線材とした。次に、この線材
を焼鈍炉内に装入し、炉内に雰囲気ガスとして、H2を含
むN2を供給しながら焼鈍を行った。このとき、炉内にN2
を供給すると同時にH2を15容量％となる割合で供給し、
まず650℃に昇温して２時間保持し、次いで850℃に昇温
して４時間保持した後、炉内温度を30℃／時間の割合で
720℃まで降下させた。 次に、雰囲気ガスとしてN2を供給すると同時にH2を３
容量％となる割合に変更して供給し、４時間の間に350
℃まで徐冷した。この工程における炉内の雰囲気ガス中
の酸素含有量は第３図に示すとおりであった。 第３図より明らかなように、この実施例の場合、炉内
の雰囲気ガス中の酸素含有量は、冷却期間中も増加して
おらず、炉出し時には50ppmであった。 次いで、このように焼鈍処理を行ったクロム系ステン
レス鋼線材に対して脱スケール処理を施した。 まず、硝酸ソーダ;20％およびNaOH;80％の溶液を450
℃に加熱してなるソルト槽に前記鋼線材を６分間浸漬
し、次に弗酸;5〜10％，硝酸;18％、その他水よりなる4
0℃の溶液に４分間浸漬し、その後シャワー水洗浄する
ことにより行った。 この一連の工程でのスケールの除去率は97.3％とかな
り高い値を示すものであった。 実施例４ 実施例３で用いたと同じクロム系ステンレス鋼線材を
炉内で焼鈍するに際し、この焼鈍における温度条件は上
記実施例３と同じにしたが、雰囲気ガスとして、炉内に
N2を供給すると同時にH2を10容量％となる割合で供給
し、720℃になった時点でH2の供給を停止した。この工
程における炉内の雰囲気ガス中の酸素含有量は第４図に
示すとおりであった。 第４図より明らかなように、炉内の雰囲気ガス中の酸
素含有量は、冷却開始後次第に増加し、炉出し時には40
0ppmに達していた。 次に、焼鈍後の冷却工程において、雰囲気ガスとして
N2を供給すると同時にH2を第１表に示すような割合とな
るように供給して４時間の間に350℃まで徐冷した。そ
して、雰囲気ガス中のH2含有量およびO2含有量による再
酸化への影響を調べたところ、同じく第１表に示す結果
であった。なお、このときのO2含有量は、H2の供給停止
時間をずらすことにより調整した。 第１表に示すように、冷却工程においてN2と同時に６
容量％以下、より望ましくは安全性を考慮して４容量％
以下のH2を供給し且つO2含有量を200ppm以下に制御しな
がら冷却することによって、スケールの再酸化を防止で
きることが認められた。 実施例５ 13.3重量％Cr−0.3重量％Si−0.70重量％Mn−残部Fe
および不純物からなるクロム系ステンレス鋼を溶製し、
熱間圧延により直径6mmの線材とした。次に、この線材
を焼鈍炉内に装入し、この焼鈍炉内に雰囲気ガスとし
て、NH3を分解することによって生成されるN2とこのN2
に対し15容量％の割合となるように調整したH2とを供給
した。このとき、NH3の分解には第５図に示すアンモニ
ア分解装置１を用いた。 このアンモニア分解装置１は、レトルト２とガスクー
ラー３を備え、液体NH3タンク4,5から送り出されたNH3
がレトルト２内に導入されて分解し、ガスクーラー３お
よびドライヤー６ならびに流量計7,8を経て、N2とH2と
が焼鈍炉９に供給されるようにしたものである。 そこで、ドライヤー６の条件を変化させることによっ
て未分解NH3のレベルを変化させた。また、このときの
熱処理条件は780℃で６時間保持するものとした。 次いで、雰囲気ガスとしてN2を供給すると同時にH2を
６容量％となる割合で供給し、４時間の間に300℃まで
徐冷した。 続いて、このような熱処理を施したのちの鋼線材の表
面における窒化の有無を調べたところ、第２表に示す結
果であった。 第２表に示すように、未分解NH3が25ppm以下でかつ露
点が−30℃以上であるときに鋼線材の表面が窒化される
のを防止することができ、のちの伸線性を良好なものと
することができることが認められた。 実施例６ SUS430,FCH2,SUS420J2からなるクロム系ステンレス鋼
線材おび電熱線材を熱間圧延により製造し、次いで焼鈍
炉内に装入して、実施例５と同様にNH3ガスを分解する
ことによって生成されるN2とH2とを焼鈍炉内に供給し
た。このとき、N2中には10容量％のH2が含有されるよう
にした。 そして、未分解NH3が10ppm,露点が−60℃である雰囲
気ガス中での焼鈍条件（テストＩ）および未分解NH3が2
5ppm,露点が10℃である雰囲気ガス中での焼鈍条件（テ
ストII）で焼鈍を行い、炉内温度を25℃／時間の割合で
700℃まで降下させ、続いて雰囲気ガスとしてN2を供給
すると同時にH2を４容量％となる割合で供給し、６時間
の間に300℃まで徐冷した。このとき、冷却の間におけ
るO2含有量は50ppm前後であった。 次いで、各供給線材の［Ｎ］量を分析すると共に表層
における硬度分布を調べたところ、第６図に示す結果で
あった。なお、第６図において、○はテストＩの条件に
よる結果を示し、●はテストIIの条件による結果を示し
ている。 第６図に示すように、未分解NH3が25ppm以下であって
も露点が−60℃と低いテストＩの条件による焼鈍の場合
には表面に窒化を生じていることが認められ、伸線性に
とって好ましくない状況が生じることが認められたが、
未分解NH3が25ppm以下であって露点が10℃であるテスト
IIの条件による焼鈍の場合には表面に浸炭を生じていな
いことが認められた。
間加工後の熱処理方法は、クロム系ステンレス鋼または
耐熱鋼よりなる鋼材を熱間加工した後、N2（窒素ガス）
を主成分としこれにH2（水素ガス）を25容量％以下（Ｏ
を含まず）の割合で含有すると共にO2量を200ppm以下に
規制してなる雰囲気ガス中において前記鋼材を所定温度
に加熱し、これに続く冷却工程においてN2と共に４容量
％以下（Ｏを含まず）のH2を供給しかつO2量を200ppm以
下に規制しながら前記鋼材を徐冷する構成としたことを
特徴としており、このようなクロム系ステンレス鋼およ
び耐熱鋼の熱間加工後の熱処理方法の構成を前述した従
来の課題を解決するための手段としている。 そして、本発明の実施態様においては、N2を主成分と
しこれにH2を含有してなる雰囲気ガスをNH3の分解によ
って製造することも可能であり、この際、N2を主成分と
し、これにH2を25容量％以下（０を含まず）含有し、未
分解NH3を25ppm以下、O2を200ppm以下に規制すると共に
露点を−30℃以上に制御するようになすこともできる。 本発明が適用されるクロム系ステンレス鋼および耐熱
鋼は、９％以上のCrを含有するステンレス鋼、例えば、
SUS403,SUS416,SUS420,SUS440など、および７％以上のC
rを含有する耐熱鋼（電熱合金などのクロム系鉄基合金
を含む。）、例えばSUH1,SUH3,FCH2（電熱線）などがあ
げられ、CrのほかにMo,Ni,Cu,Al,Nb,V,W,S,Pb,Se等を含
むものにも適用される。 このようなクロム系ステンレス鋼および耐熱鋼に対し
て熱処理を行うに際して用いる雰囲気は、N2を主成分と
しこれにH2を含有してなるものであり、この場合N2の一
部がArなどの不活性ガスで置換されていてもよい。そし
て、この場合N2中に含有されるH2量があまり多くなって
も、熱間加工により生じた鋼材表面のスケールに対する
除去効果はそれほど向上しないので、N2中に含有される
H2量は25容量％以下の程度とすることがより望ましい。
また、H2量が少なすぎると脱スケール性に対する改善作
用は小さなものとなるので５容量％以上とするのがより
望ましい。 このようなN2を主成分としこれにH2を含有してなる雰
囲気ガスを得るに際しては、NH3の分解により製造する
方法を採用することができる。この場合、N2中に25容量
％以下のH2を含有させると共に、未分解のNH3を25ppm以
下、O2を200ppm以下に規制し、露点を−30℃以上に制御
することがとくに望ましい。 この場合、未分解のNH3を25ppm以下、露点を−30℃以
上にしないときには、鋼中への［Ｎ］の吸収を生じるお
それがでてきて、鋼材表面の窒化が懸念されるようにな
り、のちの伸線にとって悪影響を及ぼすこともありうる
ので、未分解のNH3および露点を上記のごとく制御する
ことがより好ましい。 また、雰囲気ガス中のO2量が多すぎるときには、スケ
ールの酸化を生じて脱スケール性の改善が良好になされ
なくなるおそれがでてくるので、雰囲気ガス中のO2量は
200ppm以下となるように規制することがより好ましい。 このような加熱処理工程に続いて冷却工程に入るが、
この冷却工程においてはN2と共にH2を供給しながら冷却
する。すなわち、加熱処理工程に続く冷却工程において
H2の送気を停止すると、O2濃度が再び上昇して、還元さ
れたスケールが再酸化することになるので、加熱処理後
に冷却して炉出しするまでの間に、N2と共にH2を供給し
ながら冷却するようになす。 このとき、H2を含むガスは600℃以下の温度になると
爆発の危険を生ずるので、N2中に供給されるH2の量は爆
発限界以下とする必要があり、このような観点からH2量
は４容量％以下の範囲となるようにすることがより望ま
しい。そして、この冷却過程においてはN2と共に４容量
％以下のH2を供給して冷却を行うようにすることによっ
て炉内のO2濃度は低い値に維持されるが、この冷却雰囲
気中においてO2含有量が多すぎるときにはスケールの再
酸化を生じて脱スケール性の改善が良好になされなくな
るので、O2含有量は200ppm以下となるように規制するこ
とがより望ましい。 （発明の作用） 本発明に係わるクロム系ステンレス鋼および耐熱鋼の
熱間加工後の熱処理方法は、上述した構成を有している
から、熱間加工において表面に生じたち密なスケール
が、N2を主成分としこれにH2を含有してなる雰囲気中で
所定の温度に加熱して焼鈍されることにより、容易に脱
スケールされる状態に改質され、この改質されたスケー
ルは、焼鈍後の冷却工程においてN2と共にH2を供給しな
がら冷却されることから、冷却過程で再酸化されること
がなく、したがって容易に脱スケールされる状態に維持
されるという作用がもたらされる。 （実施例） 実施例１ 13.3重量％Cr−0.3重量％Si−0.70重量％Mn−残部Fe
および不純物からなるクロム系ステンレス鋼を溶製し、
熱間圧延により直径6mmの線材とした。次に、この線材
を焼鈍炉内に装入し、第１図に示す温度変化となるよう
にして焼鈍し、その際の雰囲気ガスとして、炉内にN2を
供給すると同時にH2を供給してその間のH2濃度が９〜15
容量％であるようにした。 このようにして焼鈍したクロム系ステンレス鋼線材の
表層はポーラス状になっていた。この場合、酸化物であ
るスケールが還元され、スケールから酸素が雰囲気中へ
離脱し、そのため熱間圧延により生じたスケールがポー
ラス状に改質されたものと解される。 次に、焼鈍後に炉内温度を30℃／時間の割合で700℃
まで降下させた後、雰囲気ガスとしてN2を供給すると同
時にH2を４容量％となる割合に変更して供給し、６時間
の間に100℃まで徐冷した。この冷却工程における炉内
の雰囲気ガス中の酸素含有量は120ppm程度であり、炉出
し時には約40ppmであった。 次いで、この焼鈍処理後のクロム系ステンレス鋼線材
に対する脱スケール処理は、先ず、硝酸ソーダ;20％,Na
OH;80％の溶液を450℃に加熱してなるソルト槽に前記線
材を６分間浸漬し、次に、弗酸;2〜５％，硝酸;18〜20
％、その他水りなる40℃の溶液に４分間浸漬し、その後
シャワー水洗浄することにより行なった。 この結果、このような一連の洗浄工程を一回通すだけ
でスケールをほぼ完全に離脱させることができ、従来の
N2雰囲気で熱処理したものに比較して、脱スケールの所
要時間は約1/2であり、脱スケールの所要時間が短縮さ
れるためオーバーエッチの発生も防止できた。 本発明の熱処理方法を採用することにより、熱間加工
により生じたち密なスケールがポーラス状に改質され、
冷却工程においては再酸化が防止されて、酸洗工程にお
いて鋼材表面へ酸の浸透性が格段に向上し、脱スケール
の所要時間を大幅に短縮することが可能であった。 実施例２ 実施例１で用いたと同じクロム系ステンレス鋼よりな
る線材を炉内に装入し、第２図に示した温度変化となる
ように焼鈍した。そして、この焼鈍に際し、雰囲気ガス
として炉内にN2を供給すると同時にH2を約４容量％とな
る割合で供給し、その後実施例１と同じ条件で徐冷し、
さらに実施例１と同じ条件で脱スケール処理を施したと
ころ、この実施例においても良好なる脱スケール性を示
した。 実施例３ 13.3重量％Cr−0.3重量％Si−0.70重量％Mn−残部Fe
および不純物からなるクロム系ステンレス鋼を溶製し、
熱間圧延により直径6mmの線材とした。次に、この線材
を焼鈍炉内に装入し、炉内に雰囲気ガスとして、H2を含
むN2を供給しながら焼鈍を行った。このとき、炉内にN2
を供給すると同時にH2を15容量％となる割合で供給し、
まず650℃に昇温して２時間保持し、次いで850℃に昇温
して４時間保持した後、炉内温度を30℃／時間の割合で
720℃まで降下させた。 次に、雰囲気ガスとしてN2を供給すると同時にH2を３
容量％となる割合に変更して供給し、４時間の間に350
℃まで徐冷した。この工程における炉内の雰囲気ガス中
の酸素含有量は第３図に示すとおりであった。 第３図より明らかなように、この実施例の場合、炉内
の雰囲気ガス中の酸素含有量は、冷却期間中も増加して
おらず、炉出し時には50ppmであった。 次いで、このように焼鈍処理を行ったクロム系ステン
レス鋼線材に対して脱スケール処理を施した。 まず、硝酸ソーダ;20％およびNaOH;80％の溶液を450
℃に加熱してなるソルト槽に前記鋼線材を６分間浸漬
し、次に弗酸;5〜10％，硝酸;18％、その他水よりなる4
0℃の溶液に４分間浸漬し、その後シャワー水洗浄する
ことにより行った。 この一連の工程でのスケールの除去率は97.3％とかな
り高い値を示すものであった。 実施例４ 実施例３で用いたと同じクロム系ステンレス鋼線材を
炉内で焼鈍するに際し、この焼鈍における温度条件は上
記実施例３と同じにしたが、雰囲気ガスとして、炉内に
N2を供給すると同時にH2を10容量％となる割合で供給
し、720℃になった時点でH2の供給を停止した。この工
程における炉内の雰囲気ガス中の酸素含有量は第４図に
示すとおりであった。 第４図より明らかなように、炉内の雰囲気ガス中の酸
素含有量は、冷却開始後次第に増加し、炉出し時には40
0ppmに達していた。 次に、焼鈍後の冷却工程において、雰囲気ガスとして
N2を供給すると同時にH2を第１表に示すような割合とな
るように供給して４時間の間に350℃まで徐冷した。そ
して、雰囲気ガス中のH2含有量およびO2含有量による再
酸化への影響を調べたところ、同じく第１表に示す結果
であった。なお、このときのO2含有量は、H2の供給停止
時間をずらすことにより調整した。 第１表に示すように、冷却工程においてN2と同時に６
容量％以下、より望ましくは安全性を考慮して４容量％
以下のH2を供給し且つO2含有量を200ppm以下に制御しな
がら冷却することによって、スケールの再酸化を防止で
きることが認められた。 実施例５ 13.3重量％Cr−0.3重量％Si−0.70重量％Mn−残部Fe
および不純物からなるクロム系ステンレス鋼を溶製し、
熱間圧延により直径6mmの線材とした。次に、この線材
を焼鈍炉内に装入し、この焼鈍炉内に雰囲気ガスとし
て、NH3を分解することによって生成されるN2とこのN2
に対し15容量％の割合となるように調整したH2とを供給
した。このとき、NH3の分解には第５図に示すアンモニ
ア分解装置１を用いた。 このアンモニア分解装置１は、レトルト２とガスクー
ラー３を備え、液体NH3タンク4,5から送り出されたNH3
がレトルト２内に導入されて分解し、ガスクーラー３お
よびドライヤー６ならびに流量計7,8を経て、N2とH2と
が焼鈍炉９に供給されるようにしたものである。 そこで、ドライヤー６の条件を変化させることによっ
て未分解NH3のレベルを変化させた。また、このときの
熱処理条件は780℃で６時間保持するものとした。 次いで、雰囲気ガスとしてN2を供給すると同時にH2を
６容量％となる割合で供給し、４時間の間に300℃まで
徐冷した。 続いて、このような熱処理を施したのちの鋼線材の表
面における窒化の有無を調べたところ、第２表に示す結
果であった。 第２表に示すように、未分解NH3が25ppm以下でかつ露
点が−30℃以上であるときに鋼線材の表面が窒化される
のを防止することができ、のちの伸線性を良好なものと
することができることが認められた。 実施例６ SUS430,FCH2,SUS420J2からなるクロム系ステンレス鋼
線材おび電熱線材を熱間圧延により製造し、次いで焼鈍
炉内に装入して、実施例５と同様にNH3ガスを分解する
ことによって生成されるN2とH2とを焼鈍炉内に供給し
た。このとき、N2中には10容量％のH2が含有されるよう
にした。 そして、未分解NH3が10ppm,露点が−60℃である雰囲
気ガス中での焼鈍条件（テストＩ）および未分解NH3が2
5ppm,露点が10℃である雰囲気ガス中での焼鈍条件（テ
ストII）で焼鈍を行い、炉内温度を25℃／時間の割合で
700℃まで降下させ、続いて雰囲気ガスとしてN2を供給
すると同時にH2を４容量％となる割合で供給し、６時間
の間に300℃まで徐冷した。このとき、冷却の間におけ
るO2含有量は50ppm前後であった。 次いで、各供給線材の［Ｎ］量を分析すると共に表層
における硬度分布を調べたところ、第６図に示す結果で
あった。なお、第６図において、○はテストＩの条件に
よる結果を示し、●はテストIIの条件による結果を示し
ている。 第６図に示すように、未分解NH3が25ppm以下であって
も露点が−60℃と低いテストＩの条件による焼鈍の場合
には表面に窒化を生じていることが認められ、伸線性に
とって好ましくない状況が生じることが認められたが、
未分解NH3が25ppm以下であって露点が10℃であるテスト
IIの条件による焼鈍の場合には表面に浸炭を生じていな
いことが認められた。
本発明に係るクロム系ステンレス鋼および耐熱鋼の熱
間加工後の熱処理方法では、クロム系ステンレス鋼また
は耐熱鋼よりなる鋼材を熱間加工した後、N2を主成分と
しこれにH2を25容量％以下（Ｏを含まず）の割合で含有
すると共にO2量を200ppm以下に規制してなる雰囲気ガス
中において前記鋼材を所定温度に加熱し、これに続く冷
却工程においてN2と共に４容量％以下（Ｏを含まず）の
H2を供給しかつO2量を200ppm以下に規制しながら前記鋼
材を徐冷するようにしているので、熱間加工において表
面に生じたち密でかつ強固なスケールが、N2を主成分と
してこれにH2を含有してなる雰囲気中で所定の温度に加
熱して焼鈍されることにより、容易に脱スケールされる
状態に改質され、この改質されたスケールは、焼鈍後の
冷却工程においてN2と共にH2を供給しながら冷却される
ことから、冷却過程で再酸化されることがなく、したが
って、脱スケール工程において容易に脱スケールされる
状態に維持されて、脱スケール性が大幅に改善されたも
のになるという著しく優れた効果がもたらされる。
間加工後の熱処理方法では、クロム系ステンレス鋼また
は耐熱鋼よりなる鋼材を熱間加工した後、N2を主成分と
しこれにH2を25容量％以下（Ｏを含まず）の割合で含有
すると共にO2量を200ppm以下に規制してなる雰囲気ガス
中において前記鋼材を所定温度に加熱し、これに続く冷
却工程においてN2と共に４容量％以下（Ｏを含まず）の
H2を供給しかつO2量を200ppm以下に規制しながら前記鋼
材を徐冷するようにしているので、熱間加工において表
面に生じたち密でかつ強固なスケールが、N2を主成分と
してこれにH2を含有してなる雰囲気中で所定の温度に加
熱して焼鈍されることにより、容易に脱スケールされる
状態に改質され、この改質されたスケールは、焼鈍後の
冷却工程においてN2と共にH2を供給しながら冷却される
ことから、冷却過程で再酸化されることがなく、したが
って、脱スケール工程において容易に脱スケールされる
状態に維持されて、脱スケール性が大幅に改善されたも
のになるという著しく優れた効果がもたらされる。
第１図は本発明の実施例１で用いた鋼線材に対する加熱
温度変化を示すグラフ、第２図は本発明の実施例２で用
いた鋼線材に対する加熱温度変化を示すグラフ、第３図
は本発明の実施例３における加熱および冷却工程での炉
内雰囲気中の酸素含有量の変化を示すグラフ、第４図は
本発明の実施例４における加熱および冷却工程での炉内
雰囲気中の酸素含有量の変化を示すグラフ、第５図は本
発明の実施例５においてアンモニア分解ガスを用いた場
合の系統を示す説明図、第６図は本発明の実施例６の結
果を示す説明図である。
温度変化を示すグラフ、第２図は本発明の実施例２で用
いた鋼線材に対する加熱温度変化を示すグラフ、第３図
は本発明の実施例３における加熱および冷却工程での炉
内雰囲気中の酸素含有量の変化を示すグラフ、第４図は
本発明の実施例４における加熱および冷却工程での炉内
雰囲気中の酸素含有量の変化を示すグラフ、第５図は本
発明の実施例５においてアンモニア分解ガスを用いた場
合の系統を示す説明図、第６図は本発明の実施例６の結
果を示す説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21D 1/76,6/00,9/46
Claims (3)
- 【請求項１】クロム系ステンレス鋼または耐熱鋼よりな
る鋼材を熱間加工した後、N2を主成分としこれにH2を25
容量％以下（Ｏを含まず）の割合で含有すると共にO2量
を200ppm以下に規制してなる雰囲気ガス中において前記
鋼材を所定温度に加熱し、これに続く冷却工程において
N2と共に４容量％以下（Ｏを含まず）のH2を供給しかつ
O2量を200ppm以下に規制しながら前記鋼材を徐冷するこ
とを特徴とするクロム系ステンレス鋼および耐熱鋼の熱
間加工後の熱処理方法。 - 【請求項２】N2を主成分としこれにH2を含有してなる雰
囲気ガスをNH3の分解によって製造し、この際、N2を主
成分とし、これにH2を25容量％以下（Ｏを含まず）含有
し、未分解NH3を25ppm以下、O2を200ppm以下に規制する
と共に露点を−30℃以上に制御することを特徴とする請
求項第（１）項に記載のクロム系ステンレス鋼および耐
熱鋼の熱間加工後の熱処理方法。 - 【請求項３】N2を主成分としこれにH2を５〜25容量％の
割合で含有すると共にO2量を200ppm以下に規制してなる
雰囲気ガスとすることを特徴とする請求項第（１）項ま
たは第（２）項に記載のクロム系ステンレス鋼および耐
熱鋼の熱間加工後の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16008289A JP2881821B2 (ja) | 1989-06-22 | 1989-06-22 | クロム系ステンレス鋼および耐熱鋼の熱間加工後の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16008289A JP2881821B2 (ja) | 1989-06-22 | 1989-06-22 | クロム系ステンレス鋼および耐熱鋼の熱間加工後の熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0324226A JPH0324226A (ja) | 1991-02-01 |
| JP2881821B2 true JP2881821B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=15707480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16008289A Expired - Fee Related JP2881821B2 (ja) | 1989-06-22 | 1989-06-22 | クロム系ステンレス鋼および耐熱鋼の熱間加工後の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2881821B2 (ja) |
-
1989
- 1989-06-22 JP JP16008289A patent/JP2881821B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0324226A (ja) | 1991-02-01 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |