JP3156166B2 - 表層部にフェライト相を有する鋼線材を得るための熱処理方法 - Google Patents
表層部にフェライト相を有する鋼線材を得るための熱処理方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鋼線材から必要な冷間引
抜加工や熱処理によって製造されるコンクリート補強用
鋼棒や各種螺合部材を得るに当たっての熱処理方法に関
するものである。産業上の利用分野は土木建築産業、機
械部品産業等である。
抜加工や熱処理によって製造されるコンクリート補強用
鋼棒や各種螺合部材を得るに当たっての熱処理方法に関
するものである。産業上の利用分野は土木建築産業、機
械部品産業等である。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決使用とする課題】上記コ
ンクリート補強用鋼棒や各種螺合部材に対しては耐遅れ
破壊特性が要求されている。耐遅れ破壊特性とは、遅れ
破壊潜伏期間や遅れ破壊強さ等をいうが、それらは鋼材
の強度と関係している。一般的に鋼材強度が高くなるほ
ど、また鋼材の含有炭素量が多くなるほど耐遅れ破壊特
性は劣化する傾向にある。
ンクリート補強用鋼棒や各種螺合部材に対しては耐遅れ
破壊特性が要求されている。耐遅れ破壊特性とは、遅れ
破壊潜伏期間や遅れ破壊強さ等をいうが、それらは鋼材
の強度と関係している。一般的に鋼材強度が高くなるほ
ど、また鋼材の含有炭素量が多くなるほど耐遅れ破壊特
性は劣化する傾向にある。
【０００３】遅れ破壊割れの感受性を改善するために、
種々の合金元素の添加効果が報告されているが、同時に
表層部の低炭素化効果も従来から検討されている。特
に、鋼材の表層脱炭を利用する技術としては以下の報告
がある。特開昭６２−２６７４２０号公報（表面脱炭し
た高Ｓｉ鋼線・鋼棒の製造法）では、１％以上のＳｉを
含有する鋼材を、熱間圧延前の均熱において、Ａｃ1 〜
Ａｃ3 の温度範囲を５〜２０℃／分で徐加熱すること、
また必要においては、Ａｒ1 〜Ａｒ3 の温度範囲で２相
域圧延を行う方法が提案されている。
種々の合金元素の添加効果が報告されているが、同時に
表層部の低炭素化効果も従来から検討されている。特
に、鋼材の表層脱炭を利用する技術としては以下の報告
がある。特開昭６２−２６７４２０号公報（表面脱炭し
た高Ｓｉ鋼線・鋼棒の製造法）では、１％以上のＳｉを
含有する鋼材を、熱間圧延前の均熱において、Ａｃ1 〜
Ａｃ3 の温度範囲を５〜２０℃／分で徐加熱すること、
また必要においては、Ａｒ1 〜Ａｒ3 の温度範囲で２相
域圧延を行う方法が提案されている。
【０００４】このように加熱時に脱炭層を得る方法では
後述するように、短時間では大きな脱炭層が得られ難い
こと、およびその後の熱間圧延における鋼材の断面減少
に比例して脱炭層が薄くなるという問題がある。特開昭
５７−１３１２５号公報（低温用ＰＣ鋼線、撚線および
その製造方法）では、鋼線の表面に０．０８ｍｍ以上の
均一な拡散脱炭層または完全脱炭層を有する低温用ＰＣ
鋼線を得る手段として、ビレット加熱炉あるいはパテン
ティング加熱炉において、燃料／空気比を調整して酸化
脱炭性雰囲気とする方法が提案されている。この場合の
問題点も同上であり、この方法では、短時間で大きな脱
炭層を得ることが難しい。その他、工業的な利用方法と
して、特開昭５２−７３１６１号公報（表面脱炭したナ
ット製造用中間素材）、特開昭５１−９３７３８号公報
（表面脱炭した打込みピン）、特開平３−１２０３１５
号公報（表面脱炭したワイヤーソーワイヤ）等が公知で
ある。
後述するように、短時間では大きな脱炭層が得られ難い
こと、およびその後の熱間圧延における鋼材の断面減少
に比例して脱炭層が薄くなるという問題がある。特開昭
５７−１３１２５号公報（低温用ＰＣ鋼線、撚線および
その製造方法）では、鋼線の表面に０．０８ｍｍ以上の
均一な拡散脱炭層または完全脱炭層を有する低温用ＰＣ
鋼線を得る手段として、ビレット加熱炉あるいはパテン
ティング加熱炉において、燃料／空気比を調整して酸化
脱炭性雰囲気とする方法が提案されている。この場合の
問題点も同上であり、この方法では、短時間で大きな脱
炭層を得ることが難しい。その他、工業的な利用方法と
して、特開昭５２−７３１６１号公報（表面脱炭したナ
ット製造用中間素材）、特開昭５１−９３７３８号公報
（表面脱炭した打込みピン）、特開平３−１２０３１５
号公報（表面脱炭したワイヤーソーワイヤ）等が公知で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は次の２点である。すなわち、従来行われて
いた鋼材の徐加熱方法では、鋼材表層部に厚い脱炭層を
形成させるのに、かなりの時間を要した。加熱時に厚
い脱炭層を形成させたとしても、その後の熱間圧延にお
いて断面減少率に比例した割合で脱炭層厚みの減少を伴
うものであった。そのため、鋼材の冷却工程において短
時間で厚い脱炭層（以下必要により表層部低炭素領域あ
るいは表層部フェライト相という）を得るための熱処理
方法を得ることを目的に、基礎的な実験を進めた。
する課題は次の２点である。すなわち、従来行われて
いた鋼材の徐加熱方法では、鋼材表層部に厚い脱炭層を
形成させるのに、かなりの時間を要した。加熱時に厚
い脱炭層を形成させたとしても、その後の熱間圧延にお
いて断面減少率に比例した割合で脱炭層厚みの減少を伴
うものであった。そのため、鋼材の冷却工程において短
時間で厚い脱炭層（以下必要により表層部低炭素領域あ
るいは表層部フェライト相という）を得るための熱処理
方法を得ることを目的に、基礎的な実験を進めた。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用】詳細は後述するが
基礎的な多くの実験を行った結果、次の方法で熱処理を
行えば鋼材表層部に０．１２ｍｍ以上の低炭素領域を導
入できるという発明を得るにいたった。すなわち、本発
明の要旨とするところは下記のとおりである。
基礎的な多くの実験を行った結果、次の方法で熱処理を
行えば鋼材表層部に０．１２ｍｍ以上の低炭素領域を導
入できるという発明を得るにいたった。すなわち、本発
明の要旨とするところは下記のとおりである。
【０００７】（１）重量％でＳｉを１％以上含有する鋼
材を、オーステナイト域に加熱した後に冷却するに際し
て、８３０〜９００℃の温度範囲を、〔Ｓｉ〕×〔ｌｏ
ｇ（ｔ）−ｌｏｇ（３０）〕が２．１以上になるように
して冷却することによって、鋼材の表面に０．１２ｍｍ
以上のフェライト相を形成させることを特徴とする熱処
理方法。
材を、オーステナイト域に加熱した後に冷却するに際し
て、８３０〜９００℃の温度範囲を、〔Ｓｉ〕×〔ｌｏ
ｇ（ｔ）−ｌｏｇ（３０）〕が２．１以上になるように
して冷却することによって、鋼材の表面に０．１２ｍｍ
以上のフェライト相を形成させることを特徴とする熱処
理方法。
【０００８】ここで、〔Ｓｉ〕は鋼材のＳｉ含有量
（％）とし、ｔは８３０〜９００℃の温度範囲に保持す
る時間（秒）とする。 （２）前項（１）の熱処理後、８３０〜９００℃の温度
範囲から室温に冷却するに際して、６００〜７００℃の
温度範囲に１時間以上保持することによって、鋼材の表
面が０．１２ｍｍ以上のフェライト相であり、内部が球
状化セメンタイト組織である線材を得るための熱処理方
法。
（％）とし、ｔは８３０〜９００℃の温度範囲に保持す
る時間（秒）とする。 （２）前項（１）の熱処理後、８３０〜９００℃の温度
範囲から室温に冷却するに際して、６００〜７００℃の
温度範囲に１時間以上保持することによって、鋼材の表
面が０．１２ｍｍ以上のフェライト相であり、内部が球
状化セメンタイト組織である線材を得るための熱処理方
法。
【０００９】（３）線材の熱間圧延工程において、前記
化学成分組成の線材を圧延後室温まで冷却する途中で、
８３０〜９００℃の温度範囲を、〔Ｓｉ〕×〔ｌｏｇ
（ｔ）−ｌｏｇ（３０）〕が２．１以上になるようにし
て冷却することによって、鋼材の表面が０．１２ｍｍ以
上のフェライト相であり、内部がフェライト・パーライ
ト組織である熱間圧延鋼線材を得るための熱処理方法。
化学成分組成の線材を圧延後室温まで冷却する途中で、
８３０〜９００℃の温度範囲を、〔Ｓｉ〕×〔ｌｏｇ
（ｔ）−ｌｏｇ（３０）〕が２．１以上になるようにし
て冷却することによって、鋼材の表面が０．１２ｍｍ以
上のフェライト相であり、内部がフェライト・パーライ
ト組織である熱間圧延鋼線材を得るための熱処理方法。
【００１０】以下これらの発明を得た実験内容について
詳細に説明する。 １．６９％のＳｉを含有する鋼材（表１における記号Ｋ
５に化学組成を示す）を用いて、室温（フェライト・パ
ーライト組織）からオーステナイト・フェライトの２相
共存温度に加熱して保持した場合と、オーステナイト域
からフェライト域に冷却する際に８３０〜９００℃で保
持した場合で、鋼材表層部に発生するフェライト相の厚
みを図１、図２に示した。これは、１１ｍｍの線材の表
層部を予め旋盤にて除去した後に図１、図２に示す熱履
歴を与えて、フェライト脱炭相（表層フェライト相）の
厚みを光学顕微鏡で測定したものである。図２の方が図
１に比べて明らかに表層フェライト相厚みが大きい。こ
のようにＳｉ含有量の大きい鋼をオーステナイト相から
フェライト相に変態させる際に、８３０〜９００℃の温
度範囲において所定の時間（Ｓｉ含有量によって異な
る）保持することによって、顕著な表層フェライト相が
得られた。
詳細に説明する。 １．６９％のＳｉを含有する鋼材（表１における記号Ｋ
５に化学組成を示す）を用いて、室温（フェライト・パ
ーライト組織）からオーステナイト・フェライトの２相
共存温度に加熱して保持した場合と、オーステナイト域
からフェライト域に冷却する際に８３０〜９００℃で保
持した場合で、鋼材表層部に発生するフェライト相の厚
みを図１、図２に示した。これは、１１ｍｍの線材の表
層部を予め旋盤にて除去した後に図１、図２に示す熱履
歴を与えて、フェライト脱炭相（表層フェライト相）の
厚みを光学顕微鏡で測定したものである。図２の方が図
１に比べて明らかに表層フェライト相厚みが大きい。こ
のようにＳｉ含有量の大きい鋼をオーステナイト相から
フェライト相に変態させる際に、８３０〜９００℃の温
度範囲において所定の時間（Ｓｉ含有量によって異な
る）保持することによって、顕著な表層フェライト相が
得られた。
【００１１】
【表１】
【００１２】最初に表層フェライト相の形成に及ぼす熱
処理条件の影響を把握した。表１に示す記号Ｋ５の試験
材を用いた。図１に示すように単に２相域に加熱するだ
けでは短時間で大きなフェライト相が得られないが、図
２に示すように冷却中に８３０〜９００℃に保持する技
術を利用すれば、短時間で１２０μｍ以上に及ぶ顕著な
フェライト相を得ることができる。図２に示す熱処理方
法において、最初の加熱温度は鋼材が完全にオーステナ
イト相になる条件を選択すればよい。また、高温保持温
度としては表層フェライト相が顕著に成長する温度を選
定すべきであり、実験結果により８３０℃以上９００℃
以下が有効である。望ましくは８５０〜８８０℃の範囲
である。図２からわかるように、この温度範囲において
は形成される表層フェライト相の厚みの変化が小さい。
処理条件の影響を把握した。表１に示す記号Ｋ５の試験
材を用いた。図１に示すように単に２相域に加熱するだ
けでは短時間で大きなフェライト相が得られないが、図
２に示すように冷却中に８３０〜９００℃に保持する技
術を利用すれば、短時間で１２０μｍ以上に及ぶ顕著な
フェライト相を得ることができる。図２に示す熱処理方
法において、最初の加熱温度は鋼材が完全にオーステナ
イト相になる条件を選択すればよい。また、高温保持温
度としては表層フェライト相が顕著に成長する温度を選
定すべきであり、実験結果により８３０℃以上９００℃
以下が有効である。望ましくは８５０〜８８０℃の範囲
である。図２からわかるように、この温度範囲において
は形成される表層フェライト相の厚みの変化が小さい。
【００１３】次にオーステナイト域から冷却する際に８
３０〜９００℃の温度範囲で保持するという熱処理パタ
ーンにおける表層フェライト相の形成に及ぼす含有Ｓｉ
量の影響を把握した。用いた鋼材は表１に示す記号Ｋ１
から記号Ｋ５の線材である。図３にＳｉ含有量と表層フ
ェライト相厚みの関係を示す。Ｓｉ量が０．８％未満で
は直線から急激にはずれてしまうが、０．８％以上では
含有Ｓｉ量と表層フェライト相厚みの間には、ほぼ比例
関係が成立している。図４は表層フェライト相厚みに及
ぼす８８０℃保熱時間の影響を調べた結果である（対数
時間で示している）。Ｓｉ量によって表層フェライト相
の厚みの増加度合は異なるが、いずれの場合も短時間で
急激に増加する傾向が認められる。この傾向を直線で近
似すると、およそ３０秒程度から増加が始まっているこ
とがわかる。
３０〜９００℃の温度範囲で保持するという熱処理パタ
ーンにおける表層フェライト相の形成に及ぼす含有Ｓｉ
量の影響を把握した。用いた鋼材は表１に示す記号Ｋ１
から記号Ｋ５の線材である。図３にＳｉ含有量と表層フ
ェライト相厚みの関係を示す。Ｓｉ量が０．８％未満で
は直線から急激にはずれてしまうが、０．８％以上では
含有Ｓｉ量と表層フェライト相厚みの間には、ほぼ比例
関係が成立している。図４は表層フェライト相厚みに及
ぼす８８０℃保熱時間の影響を調べた結果である（対数
時間で示している）。Ｓｉ量によって表層フェライト相
の厚みの増加度合は異なるが、いずれの場合も短時間で
急激に増加する傾向が認められる。この傾向を直線で近
似すると、およそ３０秒程度から増加が始まっているこ
とがわかる。
【００１４】以上述べたように表層フェライト相の厚み
は含有Ｓｉ量と８８０℃保熱時間（対数時間）にほぼ比
例することがわかったので、ここでＳｉ（％）×〔対数
保熱時間（ｓ）−ｌｏｇ（３０）〕なるパラメーターを
導入した。このパラメーターを用いて図３、図４に示す
測定値を再プロットすると図５が得られる。ほぼ直線関
係が成立している。先に述べたように８３０〜９００℃
の範囲においては形成される表層フェライト相の厚みの
変化が小さいので、図５に示す関係は８３０〜９００℃
の温度範囲において成立する。すなわち、鋼材の冷却に
おいて必ずしも一定の温度に保持する必要はなく、上記
温度範囲に含まれる温度であれば、徐熱してもあるいは
徐冷してもかまわない。
は含有Ｓｉ量と８８０℃保熱時間（対数時間）にほぼ比
例することがわかったので、ここでＳｉ（％）×〔対数
保熱時間（ｓ）−ｌｏｇ（３０）〕なるパラメーターを
導入した。このパラメーターを用いて図３、図４に示す
測定値を再プロットすると図５が得られる。ほぼ直線関
係が成立している。先に述べたように８３０〜９００℃
の範囲においては形成される表層フェライト相の厚みの
変化が小さいので、図５に示す関係は８３０〜９００℃
の温度範囲において成立する。すなわち、鋼材の冷却に
おいて必ずしも一定の温度に保持する必要はなく、上記
温度範囲に含まれる温度であれば、徐熱してもあるいは
徐冷してもかまわない。
【００１５】ところで、鋼材の水素脆化感受性は鋼材の
炭素含有量に敏感であり、炭素含有量の低下に伴って感
受性が改善される。さらに水素脆化割れの起点は鋼材の
表層部に位置することが多い。このように炭素含有量に
敏感であり、かつ鋼材の表層部の性状に依存する特性に
対しては、鋼材表層部の低炭素化が有効な改善技術にな
り得る。表層部の低炭素域は当然のことながら厚い方が
望ましく、ある程度の最低厚みが必要である。水素脆化
感受性に関する多くの実験結果より、表層フェライト相
厚みとしては１２０μｍ以上が望ましいことがわかっ
た。図５より１２０μｍ以上の表層フェライト相厚みを
得るためには、前記パラメーターとして２．１以上の値
が必要である。
炭素含有量に敏感であり、炭素含有量の低下に伴って感
受性が改善される。さらに水素脆化割れの起点は鋼材の
表層部に位置することが多い。このように炭素含有量に
敏感であり、かつ鋼材の表層部の性状に依存する特性に
対しては、鋼材表層部の低炭素化が有効な改善技術にな
り得る。表層部の低炭素域は当然のことながら厚い方が
望ましく、ある程度の最低厚みが必要である。水素脆化
感受性に関する多くの実験結果より、表層フェライト相
厚みとしては１２０μｍ以上が望ましいことがわかっ
た。図５より１２０μｍ以上の表層フェライト相厚みを
得るためには、前記パラメーターとして２．１以上の値
が必要である。
【００１６】線材の熱間圧延工程に応用する場合には、
線材圧延速度が毎秒数１０ｍと著しく大きいこと、およ
び熱処理ラインの長さは通常数１０ｍ以内と限定される
ことから、熱処理時間としては通常１０００秒程度が利
用可能な目安になることが多い。図１に示すように単に
２相域に加熱するだけでは１０００秒では１２０μｍ以
上のフェライト相が得られないが、図２に示すように冷
却中に８３０〜９００℃に保持する技術を利用すれば、
１２０μｍ以上に及ぶ顕著なフェライト相厚みを得るこ
とができる。この場合、上記温度範囲の一定温度に保持
しても、あるいは、例えば毎秒０．０７℃の速度で上記
温度範囲を徐冷してもかまわない。
線材圧延速度が毎秒数１０ｍと著しく大きいこと、およ
び熱処理ラインの長さは通常数１０ｍ以内と限定される
ことから、熱処理時間としては通常１０００秒程度が利
用可能な目安になることが多い。図１に示すように単に
２相域に加熱するだけでは１０００秒では１２０μｍ以
上のフェライト相が得られないが、図２に示すように冷
却中に８３０〜９００℃に保持する技術を利用すれば、
１２０μｍ以上に及ぶ顕著なフェライト相厚みを得るこ
とができる。この場合、上記温度範囲の一定温度に保持
しても、あるいは、例えば毎秒０．０７℃の速度で上記
温度範囲を徐冷してもかまわない。
【００１７】線材の再加熱熱処理に対しても当然応用可
能である。再加熱熱処理の場合は熱処理時間の制約が比
較的少ない。詳しくは実施例で述べるが、線材を完全に
オーステナイト化した後に８３０〜９００℃の温度範囲
で１００００秒以上保持することによって２５０μｍ以
上のフェライト相が得られた。この表層部フェライト相
の厚みは図５の関係を外挿した点に位置するものであっ
た。このように厚いフェライト相を有する線材は、高強
度ボルトや高強度ＰＣ鋼棒等の水素脆化特性の改善技術
として広く応用可能である。
能である。再加熱熱処理の場合は熱処理時間の制約が比
較的少ない。詳しくは実施例で述べるが、線材を完全に
オーステナイト化した後に８３０〜９００℃の温度範囲
で１００００秒以上保持することによって２５０μｍ以
上のフェライト相が得られた。この表層部フェライト相
の厚みは図５の関係を外挿した点に位置するものであっ
た。このように厚いフェライト相を有する線材は、高強
度ボルトや高強度ＰＣ鋼棒等の水素脆化特性の改善技術
として広く応用可能である。
【００１８】さらに上記熱処理に継続して、６５０℃で
１００００秒保持することによって、表層部に２５０μ
ｍ以上のフェライト相を有し、内部に球状化セメンタイ
ト組織を有する線材を製造することも可能になった。球
状化セメンタイト組織は冷間変形能に優れているので、
冷間変形能に優れかつ水素脆化特性にも優れている高強
度熱処理用鋼材として工業的に有効に利用できる。
１００００秒保持することによって、表層部に２５０μ
ｍ以上のフェライト相を有し、内部に球状化セメンタイ
ト組織を有する線材を製造することも可能になった。球
状化セメンタイト組織は冷間変形能に優れているので、
冷間変形能に優れかつ水素脆化特性にも優れている高強
度熱処理用鋼材として工業的に有効に利用できる。
【００１９】このように厚いフェライト相が得られる理
由については現段階においては必ずしも明確でない。従
来からフェライト脱炭に及ぼすＳｉの影響が顕著である
ことがわかっているが、その理由として、オーステナイ
ト相およびフェライト相の２相が共存する状態において
炭素の拡散が顕著になる温度範囲があるのではないか、
またその温度範囲において鋼中炭素の拡散をＳｉが加速
しているのではないかと推定されていた。前述の知見よ
り、厚いフェライト相が得られる理由として、炭素の拡
散が脱炭の律速過程ではなく、表面の炭素の酸化反応が
律速過程であり、さらに表層部の炭素量がある臨界値以
下になると、Ｓｉ含有量の高い鋼材においてはフェライ
トの成長が促進されて、見掛け上フェライト脱炭が顕著
になるものと推定される。
由については現段階においては必ずしも明確でない。従
来からフェライト脱炭に及ぼすＳｉの影響が顕著である
ことがわかっているが、その理由として、オーステナイ
ト相およびフェライト相の２相が共存する状態において
炭素の拡散が顕著になる温度範囲があるのではないか、
またその温度範囲において鋼中炭素の拡散をＳｉが加速
しているのではないかと推定されていた。前述の知見よ
り、厚いフェライト相が得られる理由として、炭素の拡
散が脱炭の律速過程ではなく、表面の炭素の酸化反応が
律速過程であり、さらに表層部の炭素量がある臨界値以
下になると、Ｓｉ含有量の高い鋼材においてはフェライ
トの成長が促進されて、見掛け上フェライト脱炭が顕著
になるものと推定される。
【００２０】
【実施例】以下実施例を追加して、本発明の効果をさら
に具体的に説明する。 実施例 １ 最初に線材の再加熱熱処理において表層フェライト相を
得た実施例について述べる。１．７０％Ｓｉを含有する
中炭素鋼を用いて表２に示す条件で熱処理を行った。熱
処理後においては図６に示されるように２５０μｍの全
周均一な表層フェライト相が得られた。この線材を用い
てＪＩＳ Ｇ３１０９ ＳＢＰＤ １３０／１４５に相
当するＰＣ鋼棒を製造した結果、表３に示すように、耐
遅れ破壊特性が極めて優れているコンクリート補強用高
強度ＰＣ鋼棒が得られた。
に具体的に説明する。 実施例 １ 最初に線材の再加熱熱処理において表層フェライト相を
得た実施例について述べる。１．７０％Ｓｉを含有する
中炭素鋼を用いて表２に示す条件で熱処理を行った。熱
処理後においては図６に示されるように２５０μｍの全
周均一な表層フェライト相が得られた。この線材を用い
てＪＩＳ Ｇ３１０９ ＳＢＰＤ １３０／１４５に相
当するＰＣ鋼棒を製造した結果、表３に示すように、耐
遅れ破壊特性が極めて優れているコンクリート補強用高
強度ＰＣ鋼棒が得られた。
【００２１】
【表２】
【００２２】
【表３】
【００２３】実施例２ 次に線材の再加熱熱処理において、脱炭処理後、球状化
焼鈍を行った例について述べる。１．７０％Ｓｉを含有
する中炭素鋼を用いて表４に示される条件で熱処理を行
った。熱処理後において２５０μｍの全周均一な表層フ
ェライト相と内部に球状化セメンタイト組織を有する線
材が得られた。この線材を用いてＪＩＳＢ１１８０に相
当する強度区分８．８の６角ボルトを製造した結果、耐
遅れ破壊特性が顕著に改善され、工業的に有用な機械構
造用螺合部材が得られた。
焼鈍を行った例について述べる。１．７０％Ｓｉを含有
する中炭素鋼を用いて表４に示される条件で熱処理を行
った。熱処理後において２５０μｍの全周均一な表層フ
ェライト相と内部に球状化セメンタイト組織を有する線
材が得られた。この線材を用いてＪＩＳＢ１１８０に相
当する強度区分８．８の６角ボルトを製造した結果、耐
遅れ破壊特性が顕著に改善され、工業的に有用な機械構
造用螺合部材が得られた。
【００２４】
【表４】
【００２５】実施例３ 次に線材の熱間圧延の下流に設置されている緩速冷却設
備を用いて、１．６４％Ｓｉを含有する中炭素鋼の線材
熱間圧延を行った結果について述べる。緩速冷却条件を
表５に示す。線材においては図７に示されるように１２
０μｍの全周均一な表層フェライト相が得られた。この
線材を用いて同様にＪＩＳ Ｇ３１０９ＳＢＰＤ １３
０／１４５に相当するＰＣ鋼棒を製造した結果、耐遅れ
破壊特性が改善されたコンクリート補強用ＰＣ鋼棒が得
られた。
備を用いて、１．６４％Ｓｉを含有する中炭素鋼の線材
熱間圧延を行った結果について述べる。緩速冷却条件を
表５に示す。線材においては図７に示されるように１２
０μｍの全周均一な表層フェライト相が得られた。この
線材を用いて同様にＪＩＳ Ｇ３１０９ＳＢＰＤ １３
０／１４５に相当するＰＣ鋼棒を製造した結果、耐遅れ
破壊特性が改善されたコンクリート補強用ＰＣ鋼棒が得
られた。
【００２６】
【表５】
【００２７】
【表６】
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、通常の工業
材料において、簡便な熱処理を付加することによって工
業的に問題となっている溶接性、耐遅れ破壊特性を顕著
に改善するものであり、土木建築業界で大量に用いられ
ているコンクリート補強用の鉄筋部材および自動車部品
等の機械構造用螺合部材の性能を大幅に改善するもので
ある。
材料において、簡便な熱処理を付加することによって工
業的に問題となっている溶接性、耐遅れ破壊特性を顕著
に改善するものであり、土木建築業界で大量に用いられ
ているコンクリート補強用の鉄筋部材および自動車部品
等の機械構造用螺合部材の性能を大幅に改善するもので
ある。
【図１】本発明の比較熱処理方法として、室温からオー
ステナイト・フェライト２相共存温度に単に直接加熱し
て冷却した場合における加熱後の保持温度と鋼材の表層
フェライト相厚みの関係を示す図である。
ステナイト・フェライト２相共存温度に単に直接加熱し
て冷却した場合における加熱後の保持温度と鋼材の表層
フェライト相厚みの関係を示す図である。
【図２】本発明の熱処理法として予めオーステナイト域
に加熱し、オーステナイト域から冷却する際にオーステ
ナイト・フェライト２相共存温度に保持する熱処理パタ
ーンと、その場合の２相域保持温度と熱処理後の鋼材の
表層フェライト相厚みの関係を示す図である。
に加熱し、オーステナイト域から冷却する際にオーステ
ナイト・フェライト２相共存温度に保持する熱処理パタ
ーンと、その場合の２相域保持温度と熱処理後の鋼材の
表層フェライト相厚みの関係を示す図である。
【図３】図２の熱処理パターンにおける鋼材のＳｉ含有
量と表層フェライト相厚みの関係を示す図である。
量と表層フェライト相厚みの関係を示す図である。
【図４】図２の熱処理パターンにおける８８０℃保熱時
間（対数時間）と表層フェライト相厚みの関係を示す図
である。
間（対数時間）と表層フェライト相厚みの関係を示す図
である。
【図５】Ｓｉ（％）×〔対数保熱時間（ｓ）−ｌｏｇ
（３０）〕なるパラメーターを用いて、図３、図４に示
す測定値を再プロットした結果を示す図である。
（３０）〕なるパラメーターを用いて、図３、図４に示
す測定値を再プロットした結果を示す図である。
【図６】１．７０％Ｓｉを含有する中炭素鋼を用いて、
本発明に示す再加熱熱処理で得られた２５０μｍの全周
均一な表層フェライト相の組織例を示す金属顕微鏡組織
写真図である。
本発明に示す再加熱熱処理で得られた２５０μｍの全周
均一な表層フェライト相の組織例を示す金属顕微鏡組織
写真図である。
【図７】１．６４％Ｓｉを含有する中炭素鋼を用いて、
線材熱間圧延後に本発明に示す緩速冷却を行った結果得
られた１２０μｍの全周均一な表層フェライト相の組織
例を示す金属顕微鏡組織写真図である。
線材熱間圧延後に本発明に示す緩速冷却を行った結果得
られた１２０μｍの全周均一な表層フェライト相の組織
例を示す金属顕微鏡組織写真図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡庭 憲一 岩手県釜石市鈴子町23−15 新日本製鐵 株式会社 釜石製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭53−52230（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21D 9/52 C22C 38/00,38/04
Claims (3)
- 【請求項１】 重量％で Ｃ ：０．２〜０．６％、 Ｓｉ：１．０〜３．０％、 Ｍｎ：０．３〜０．９％ を含む鋼材を、オーステナイト域に加熱した後に冷却す
るに際して、８３０〜９００℃の温度範囲を、〔Ｓｉ〕
×〔ｌｏｇ（ｔ）−ｌｏｇ（３０）〕が２．１以上にな
るようにして冷却することによって、鋼材の表面に０．
１２ｍｍ以上のフェライト相を形成させることを特徴と
する表層部にフェライト相を有する鋼材を得るための熱
処理方法。ここで、〔Ｓｉ〕は鋼材のＳｉ含有量（％）
とし、ｔは８３０〜９００℃の温度範囲に保持する時間
（秒）とする。 - 【請求項２】 請求項１記載の熱処理後、８３０〜９０
０℃の温度範囲から室温に冷却するに際して、６００〜
７００℃の温度範囲に１時間以上保持することによっ
て、鋼材の表面が０．１２ｍｍ以上のフェライト相であ
り、内部が球状化セメンタイト組織である鋼線材を得る
ための熱処理方法。 - 【請求項３】 線材の熱間圧延工程において、上記化学
成分組成の線材を圧延後室温まで冷却する途中で、８３
０〜９００℃の温度範囲を、〔Ｓｉ〕×〔ｌｏｇ（ｔ）
−ｌｏｇ（３０）〕が２．１以上になるようにして冷却
することによって、鋼材の表面が０．１２ｍｍ以上のフ
ェライト相であり、内部がフェライト・パーライト組織
である熱間圧延線材を得るための熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09569592A JP3156166B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 表層部にフェライト相を有する鋼線材を得るための熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09569592A JP3156166B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 表層部にフェライト相を有する鋼線材を得るための熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05287387A JPH05287387A (ja) | 1993-11-02 |
| JP3156166B2 true JP3156166B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=14144638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09569592A Expired - Fee Related JP3156166B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 表層部にフェライト相を有する鋼線材を得るための熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156166B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2849038B2 (ja) * | 1994-04-08 | 1999-01-20 | 新日本製鐵株式会社 | レール軸力測定方法および軸力測定可能なレール |
-
1992
- 1992-04-15 JP JP09569592A patent/JP3156166B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05287387A (ja) | 1993-11-02 |
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