JP3454869B2 - 高炭素鋼板の連続焼鈍による球状化焼鈍方法 - Google Patents
高炭素鋼板の連続焼鈍による球状化焼鈍方法Info
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焼鈍を連続焼鈍で行う方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】高炭素鋼板は熱延まま使用されるもの
と、熱延板を冷間圧延、焼鈍を組み合わせて製造される
冷延鋼板に分かれ、チェーン部品、ギヤー部品、クラッ
チ部品、鋸、刃物等に用いられる。これらは各目的製品
形状に成形加工後に焼入れ焼戻し等の熱処理により硬化
させて製造される。鋼板は製品板厚そのままで製品とな
ることがほとんどで、その板厚精度が重要となる。一
方、焼入れ、焼戻しで製品硬度を調整されるので、焼入
れ時の炭化物の溶体化の容易性も重要である。高炭素熱
延鋼板はパーライト組織で硬質なため、冷間圧延性、板
厚精度が悪く、ラメラー炭化物を球状化して冷間圧延さ
れることが多い。また炭化物の球状化は焼入れ時の炭化
物溶体化を容易化するためにも必要である。 【0003】高炭素鋼板の球状化はコイルままで箱焼鈍
で製造されている。箱焼鈍はコイル位置による温度差が
大きく球状化炭化物にコイル位置によるバラツキが大き
くなり、後の冷間圧延での板厚精度、焼入れ後の材質バ
ラツキを生じる原因となる。またコイルで焼鈍するの
で、実質的に炭化物の球状化には700℃で数時間以上
を要し、加えて加熱、冷却時間を入れると数日におよ
び、生産性が極めて悪いという欠点がある。 【0004】高炭素鋼板の球状化焼鈍を連続焼鈍で行う
技術を開示したものとして特公昭62−52011号公
報がある。これは中,高炭素鋼をオーステナイト域に加
熱した後急冷し、しかる後に780〜800℃と100
℃以下に2〜6回急速加熱、急速冷却を繰り返すもので
ある。この方法によれば、従来数時間以上かかっていた
箱焼鈍による球状化焼鈍を、数分間に短縮可能である
が、複数回の加熱冷却を行うため、高価な設備が必要で
ある。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は前記の
欠点を克服し、高炭素鋼板の炭化物球状化焼鈍を従来の
箱焼鈍でなく、連続焼鈍でしかも安価な設備で行う技術
を提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は上述の目的を達
成すべくなされたもので、その要旨とするところは、重
量%でC:0.35〜1.4%、Mn:0.2〜1.5
%を含有する高炭素熱延鋼板を球状化焼鈍するに際し、
加熱速度10〜20℃/秒で730〜770℃まで昇
温、保定時間10秒〜3分の保定後、0.5〜5℃/秒
の冷却速度で650℃以下の温度まで冷却することを特
徴とする高炭素鋼板の連続焼鈍による球状化焼鈍方法で
ある。 【0007】以下本発明の構成要件について詳述する。
最初に熱延後の炭化物球状化を連続焼鈍でも可能とする
ことを知見した実験事実について説明する。C:0.8
0%、Si:0.18%、Mn:0.80%、Al:
0.035%の4.0mm厚みの熱延鋼板を脱スケール
し、加熱温度680〜800℃×1分に加熱保定後、
0.1〜30℃/秒の冷却速度で冷却し、組織を調査し
た。その結果を図1に示した。図中の線は球状炭化物が
95%以上(斜線部分)とラメラー炭化物+球状炭化物
が95%以下、ラメラー炭化物+マルテンサイト組織の
境界を示す。この結果からよく分かるように焼鈍保定時
間が1分程度でも炭化物が球状化する。すなわち、加熱
温度が730〜770℃で冷却速度を5℃/秒以下にす
れば短時間連続焼鈍によっても炭化物が球状化できるこ
とを知見した。他の鋼種についても同様の実験を行い、
先の条件を選べば炭化物が球状化することを確認した。
以上の実験事実に基づき、炭化物が球状化する条件とし
て焼鈍温度730〜770℃、冷却速度:5℃/秒を上
限とした。後述する実施例(表2)から、充分な球状化
が得られる冷却速度の下限は0.5℃/秒以上であれば
よい。 【0008】次に、図1と同じ鋼板を用い、加熱速度を
10℃/秒、冷却速度は1℃/秒と一定にし、加熱温度
と加熱時間を変え、炭化物球状化への影響を検討し、そ
の結果を図2に示した。図中の表示は図1と同じであ
る。図から分かるように焼鈍時間が長くなると逆に炭化
物が球状化しなくなり、短時間保定が必須である。この
実験事実から保定時間10秒〜3分を特定した。 【0009】さらに加熱速度について検討した。用いた
鋼板は図1と同じもので、加熱温度:750℃、保定時
間:1分、冷却速度:1℃/秒と一定とし、加熱速度と
の結果を図3に示した。図から分かるように、加熱速度
は早すぎても、遅すぎても球状化しなく、10〜20℃
/秒の加熱速度で加熱する必要がある。 【0010】以上の実験事実から、高炭素鋼板の連続焼
鈍で炭化物が球状化する条件として、加熱速度:10〜
20℃/秒、保定温度:730〜770℃、保定時間:
10秒〜3分、その後の冷却速度:0.5〜5℃/秒を
特定した。保定後の0.5〜5℃/秒で冷却する必要が
ある温度域は650℃以上で、その後は冷却速度を早め
ても炭化物の球状化に影響しない。 【0011】次に本発明を構成する鋼組成について説明
する。Cは最終製品として使用する場合の焼入れ硬度を
支配する重要な元素である。このため最低でも0.35
%必要である。一方、C量が多くなりすぎると焼入れ時
に割れが発生するので1.40%を上限とした。 【0012】C,Mn以外の元素は使用目的により必要
に応じて適宜添加される。Si含有量が0.80%を超
えると、フェライトが固溶強化され鋼板が脆化する傾向
をみせることから上限を0.80%にすることが好まし
い。Mnは焼入れ性を高める元素であるが、Mnを高め
すぎると焼入れ、焼戻し後の衝撃特性、水素脆性を劣化
さすPの偏析を助長する元素のため、Mn量1.5%を
上限とすることが好ましい。下限は焼入れ性を確保する
ため0.2%は添加することが好ましい。Crは従来か
ら焼入れ性を高めると同時に炭化物析出による耐摩耗性
を向上させる元素であることが知られている。1.5%
を超えるとこの効果が飽和するので添加する場合は1.
5%まで添加する。 【0013】Moは焼入れ時のオーステナイトの粗大化
温度を高めると同時に焼入れ性、焼戻しによる軟化抵抗
を高めることが知られている。しかし、0.50%以上
の添加はその効果が飽和する。本発明では必要に応じ
0.50%以下の範囲で添加してもよい。 【0014】Bは従来から焼入れ性を高める元素として
知られている。本発明でも焼入れ性を高めるため、必要
に応じて0.0030%以下の範囲で添加される。Al
は脱酸材として添加されることが知られている。本発明
の方法でも0.080%以下の範囲で必要に応じ添加さ
れる。Niは固溶体で強化に有効な元素であると同時に
靭性を高める元素であることが知られている。本発明に
おいても靭性を特に必要とする場合は1.5%以下の範
囲で添加する。 【0015】このような組成の鋼は転炉、あるいは電気
炉等の通常の溶解炉で溶製され、連続鋳造機、または鋼
塊−分塊圧延によりスラブが造られる。スラブは必要に
応じ、表面手入れを行う。 【0016】次に熱間圧延され、熱延鋼帯が製造され
る。本発明では熱延条件に関係なく連続焼鈍で球状化す
るが、下記の熱延条件を採用することが、均一,効率的
に炭化物を球状化するために好ましい。すなわち、仕上
げ温度がAr3 点温度以下になると熱延の作業性、板厚
精度を悪くしたり、材質バラツキを大きくするので、熱
延仕上がり温度はAr3 以上にすることが好ましい。仕
上げ温度から捲取温度までの冷却速度が遅くなる炭化物
の球状化速度が遅くなったり、部分的に球状化しない領
域が出て材質バラツキを大きくするので、熱延仕上げ温
度から捲取までの平均冷却速度を15℃/秒以上にする
ことが好ましい。 【0017】熱延板は酸洗等で脱スケール後に炭化物の
球状化処理焼鈍を行うが、本発明はこの炭化物球状化焼
鈍を従来の箱焼鈍でなく、生産性が良好で材質バラツキ
の少ない連続焼鈍法で行う。この炭化物球状化焼鈍は加
熱速度10〜20℃/秒で730〜770℃の範囲まで
昇温し、この温度範囲で10秒〜3分保持した後、0.
5〜5℃/秒の冷却速度で少なくとも650℃以下の温
度まで冷却する必要がある。 【0018】球状化焼鈍された鋼板は従来と同様にその
まま需要家に供給され製品となるか、必要に応じ冷間圧
延され、焼鈍、調圧、あるいはこれらの組み合わせで製
造され需要家に供給される。冷間圧延条件、焼鈍条件は
従来と同様の方法で行われる。 【0019】 【実施例】表1−1に示す組成の鋼を表1−2に示す製
造条件で製造、球状化焼鈍を行った。この球状化焼鈍し
たコイルの長手方向のトップ、中間位置、ボトムの各位
置の幅方向に両端部から10mm、および中央部からサン
プルを採取し、炭化物の球状化程度を調査した。炭化物
の球状化は完全に球状化しているものを評点5、90%
以上球状化が完了したものを評点4、70〜89%の球
状化を評点3、50〜69%の球状化を評点2、50%
以下を評点1で評価した。尚、従来技術の知見から球状
化が90%以上になればほぼ球状化が十分といえる。 【0020】 【表1】【0021】 【表2】【0022】本発明範囲内実施例のA−1,2〜I−
1,2は鋼種が変わってもいずれも球状化評点が4ある
いは5で球状化評点が良好となっている。具体的に説明
すると熱延までの製造条件がほぼ同じであるA−1,A
−3,A−4を比較すると本発明範囲で製造されたA−
1は球状化しているが、焼鈍加熱温度が本発明範囲外の
A−3はほとんど球状化していなく、焼鈍保定時間が長
すぎるA−4は球状化が不十分である。また、C:0.
53%の本発明範囲内のB−1,B−2は球状化評点が
良好であるが、冷却速度が本発明範囲外のB−3、熱延
捲取温度が本発明外のB−4、焼鈍温度が高いB−5は
共に球状化が不十分である。C:0.62%の実施例で
は、本発明範囲のC−1,C−2は共に球状化している
が、焼鈍加熱速度が遅すぎるC−3は球状化が不十分で
ある。このように加熱速度、保定温度・時間、冷却条件
が共に満足しないと短時間の連続焼鈍では炭化物が球状
化しないことが分かる。 【0023】次に表3に示す成分、熱延条件の熱延板を
本発明の条件内である加熱速度:10℃/秒、加熱保定
条件:750℃×60秒、冷却速度:1℃/秒の連続焼
鈍で球状化したものと、従来の箱焼鈍で球状化焼鈍(6
90℃×12hr)したものを高周波加熱で850℃×6
0秒の保定後に60℃の油中に焼入れし、硬度を測定し
た。得られた硬度を同表に示した。本発明の方法材はH
v:812でよく焼きが入っているのに対し、従来条件
材はHv:300でほとんど焼入れ性が不十分である。
このように本発明は短時間焼入れ性改善効果もあること
が分かる。 【0024】 【表3】 【0025】 【発明の効果】以上実施例で述べたように加熱速度、加
熱温度、保定時間、冷却速度を密接不可分の関係に特定
することで従来数日を要していた球状化焼鈍が高価な設
備を用いることなしに連続焼鈍で数分で可能となる。ま
たこの方法で球状化した鋼板は高周波焼入れ等の短時間
溶体化で十分な焼入れ硬さを得ることができる。
面。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 重量%でC:0.35〜1.4%、M
n:0.2〜1.5%含有の高炭素熱延鋼板を球状化焼
鈍するに際し、加熱速度:10〜20℃/秒で730〜
770℃まで昇温、保定時間10秒〜3分の保定後、
0.5〜5℃/秒の冷却速度で650℃以下の温度まで
冷却することを特徴とする高炭素鋼板の連続焼鈍による
球状化焼鈍方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP18626893A JP3454869B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 高炭素鋼板の連続焼鈍による球状化焼鈍方法 |
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JPH0741865A JPH0741865A (ja) | 1995-02-10 |
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