JP3789856B2 - 硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法およびこの方法により製造した冷間加工用線材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷間加工用の機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼、高炭素クロム軸受鋼などの線材およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷間加工用の素材としての線材は、冷間加工金型の寿命や、冷間加工成形品の寸法精度あるいは成形品の表面キズの品質保証などの点から、「硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した線材」が求められている。これに対し、従来の冷間加工用の素材である線材の製造方法としては、下記の３種がある。
【０００３】
（１）鋼片を熱間により線材圧延した後、焼き鈍しし、次いで冷間引抜きし同時に過流探傷を実施して製造する。
【０００４】
（２）鋼片を熱間により線材圧延した後、必要により焼き鈍しを行い、次いで冷間引抜きし同時に過流探傷実施し、さらに焼き鈍し、巻き直しして製造する。この巻き直しは、焼き鈍しによって発生した線材の曲がり、弛みを矯正するために施す、冷間矯正処理である。
【０００５】
（３）鋼片を熱間により線材圧延した後、必要により焼き鈍しを行い、次いで冷間引抜きし、さらに焼き鈍し、さらに冷間引抜きし同時に過流探傷実施して製造する。
【０００６】
以上の従来の方法では以下の問題点がある。
（１）線材の安定した量産製造と表面キズなどの品質の確保のために、線材圧延寸法と冷間引抜き仕上げ寸法とが予め製造仕様により決められている。そして、通常、最終の冷間引抜きのリダクションは径で０．３〜０．５ｍｍで、例えばφ１０ｍｍ以下の寸法の線材では、減面率が６〜１７％で実施される。この冷間引抜きにより線材の硬さは１０〜２０ＨＲＢ程度上昇するので、製品線材はその分硬くなる。また、φ１０ｍｍを超える線材の寸法については、小径のものよりも減面率（％）は小さくなるものの、なおも過剰なリダクションで引抜きされており、その分だけ不必要な硬さの上昇を招いている。
【０００７】
（２）最終工程の焼き鈍しによって製品線材の硬さは低くなるが、焼き鈍しによって線材に曲りや弛れが発生し、これを矯正するため「巻き直し」と称する冷間矯正を施さなければならなくなる。そのため、製造に手間がかかっており、その分製造コストが高くなっている。
【０００８】
（３）安定した量産製造と表面キズ等品質の確保のために、線材圧延仕上げと中間引抜寸法および最終仕上げ引抜寸法とが決められている。そこで最終冷間引抜きのリダクションは径で約０．１〜０．２ｍｍ程度と小さくできるため、線材の硬さ上昇が５〜８ＨＲＢに抑えられ軟らかいが、製造に手間がかかっており、その分製造コストが高くなっている。
【０００９】
現在、冷間加工用線材についての上記ニーズへのアプローチとして、▲１▼圧延寸法精度を良くすること等により焼きなまし後の冷間引抜きの省略を図った例が、特開平１１−２７９６９５号公報あるいは特開２０００−２１２６９１号公報などに開示され、▲２▼圧延寸法精度を良くすることにより焼きなまし後の冷間引抜加工率の低減を図った例が、特開平９−７８１２８号公報に開示され、また、本発明の趣旨の１つである製造コストの低減に関連する案件として、▲３▼熱間圧延後の冷却条件の検討により冷間引抜加工前の焼きなましの省略、冷間引抜加工性の向上を図った例が、特許第２９２６１９５号公報に開示されているが、上記の▲１▼は表面キズ保証について言及していないこと、▲２▼は線材圧延寸法公差を±０．１０ｍｍと厳しく限定していること、すなわち精密圧延材使用が発明の前提となっていること、▲３▼は軟らかい鋼線材の製造について言及していないことなどであり、なお、改善の必要がある。
【００１０】
【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、冷間加工用の機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼、高炭素クロム軸受鋼などの軟らかく、製造コストの安い、全長キズ保証された線材の製造方法およびその方法により製造した線材を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、線材用鋼の熱間圧延材を線材圧延して寸法公差±０．１５ｍｍ以下および偏径差７０％以下の母線とし、該母線を焼きなまし処理し、次いで焼きなまし処理した母線を、径で０．１２ｍｍ以上の加工代として引抜減面率を５％以下とし、引抜ダイス形状のダイス半角θを５°〜３５°として冷間引抜きしかつ過流探傷することを特徴とする硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法である。
【００１２】
請求項２の発明では、線材用鋼は、鋼成分として、質量％で、Ｃ：０．０８〜１．１０％、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓ：０．１００％以下、Ｎｉ：４．０％以下、Ｃｒ：１０％以下、Ｍｏ：１．５％以下、Ｃｕ：２．０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼であることを特徴とする請求項１の手段の、硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法である。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項２の手段の鋼成分に加えて、Ｖ：０．４０％以下、Ｎｂ：０．４０％以下、Ｔｉ：０．２０％以下の少なくとも１種以上を含有することを特徴とする請求項２の手段の、硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法である。
【００１４】
請求項４の発明では、請求項２の手段の鋼成分に加えて、Ｐｂ：０．３０％以下、Ｂｉ：０．２０％以下、Ｓｅ：０．２０％以下、Ｔｅ：０．１０％以下、Ｃａ：２００ｐｐｍ以下のうち少なくとも１種以上を含有することを特徴とする請求項２の手段の、硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法である。
【００１５】
請求項５の発明では、請求項３の手段の鋼成分に加えて、Ｐｂ：０．３０％以下、Ｂｉ：０．２０％以下、Ｓｅ：０．２０％以下、Ｔｅ：０．１０％以下、Ｃａ：２００ｐｐｍ以下のうち少なくとも１種以上を含有することを特徴とする請求項３の手段の、硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法である。
【００１６】
請求項６の発明では、請求項１〜５のいずれか１項の手段の方法により製造の、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼あるいは高炭素クロム軸受鋼からなることを特徴とする硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材である。
【００１７】
なお、本願の請求項1に係る発明の線材の製造工程においては、慣用の準備処理工程である酸洗、ショットブラスト、被膜処理、脱酸処理などは、本願発明の本質とは直接関係しないため、省略しているが、必要に応じ、準備処理工程を施すものとする。
【００１８】
本発明の手段の上記の鋼成分の線材用鋼は、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼あるいは高炭素クロム軸受鋼からなるものである。
なお、本発明において、引抜減面率は、［１−（引抜き仕上げ寸法／引抜き母線寸法）2］×１００（％）と定義され、ここに母線寸法とは（同一断面における径の最大値＋径の最小値）／２）であり、引抜ダイス形状のダイス半角θは図１に示すθのとおりである。
【００１９】
本発明の上記手段のポイントは、引抜き用の母線として精密圧延材レベルの寸法公差の±０．１０ｍｍを必要とせず、引抜き前の母線の寸法実績をもとにして本発明の上記手段の条件を満たす引抜ダイスを用いて引抜きを行うことにより、従来方法に比べて引抜減面率を小さくすることが出来ることである。この引抜き用の母線の寸法公差の点が従来の技術と大きく異なっているところである。この結果、得られた冷間加工用の線材は、従来の線材に比し軟らかく、全長にわたり表面疵の品質が保証されており、しかも安価である。
【００２０】
なお、本発明の製造方法では、線材圧延時の諸条件、焼きなまし条件あるいは引抜ダイスの寸法公差などは、各ユーザーの従来の仕様を満たすものであれば特別な変更を要するものではない。
【００２１】
因みに従来の線材の製造方法は、予め製造仕様等により、製造ロットによる寸法変化を見込んで、母線寸法、引抜ダイス寸法などか決められているため、結果として、最終の冷間引抜きのリダクションが大きくなり、そのため、従来の技術の問題点の（１）に記載のように、製造された製品線材の硬さは１０〜２０ＨＲＢ程度余分に硬くなり、φ１０ｍｍを超える寸法の線材については、小径のものよりも減面率は小さいが、なお過剰なリダクションで引抜きされるので不必要な硬さの上昇を招いている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を下記の実施例を通じて説明する。表１は、実施例にＪＩＳ ＳＵＪ２ 高炭素クロム軸受鋼の焼きなまし後冷間引抜き仕上げ品 φ８．６±０．１０を示すものである。
【００２３】
【実施例】
表１のＮｏ．１〜２の開発方法は本発明の実施の形態によるものであり、Ｎｏ．３〜６の比較例は、本発明の条件を満たさないもので、Ｎｏ．７〜９は従来の方法によるものである。本発明の開発方法は、特に焼き鈍し後の冷間引抜きにおいて、引抜きによる硬さ上昇を３〜６ＨＲＢの範囲に抑えることができ、同時に渦流探傷を施すことにより、軟らかく、全長に亘り表面傷を保証した線材を、製造工程も必要最小限に簡略化しているので製造コストも安く、製造することができた。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方法により製造した焼きなまし線材は、冷間引抜きによる硬さの上昇が３〜６ＨＲＢと小さく、表面キズを全長に亘り保証した鋼線材であり、製造工程も必要最小限に簡略化されているので製造コストも安く、本発明による線材を使用することにより、冷間加工用金型の寿命向上と冷間加工成形品の寸法精度などの向上を図ることができ、さらに成形品の表面キズの品質保証のニーズに応えることができるなど、本発明は優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる引抜きダイスのダイス形状を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ ダイス
２ 母線
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷間加工用の機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼、高炭素クロム軸受鋼などの線材およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷間加工用の素材としての線材は、冷間加工金型の寿命や、冷間加工成形品の寸法精度あるいは成形品の表面キズの品質保証などの点から、「硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した線材」が求められている。これに対し、従来の冷間加工用の素材である線材の製造方法としては、下記の３種がある。
【０００３】
（１）鋼片を熱間により線材圧延した後、焼き鈍しし、次いで冷間引抜きし同時に過流探傷を実施して製造する。
【０００４】
（２）鋼片を熱間により線材圧延した後、必要により焼き鈍しを行い、次いで冷間引抜きし同時に過流探傷実施し、さらに焼き鈍し、巻き直しして製造する。この巻き直しは、焼き鈍しによって発生した線材の曲がり、弛みを矯正するために施す、冷間矯正処理である。
【０００５】
（３）鋼片を熱間により線材圧延した後、必要により焼き鈍しを行い、次いで冷間引抜きし、さらに焼き鈍し、さらに冷間引抜きし同時に過流探傷実施して製造する。
【０００６】
以上の従来の方法では以下の問題点がある。
（１）線材の安定した量産製造と表面キズなどの品質の確保のために、線材圧延寸法と冷間引抜き仕上げ寸法とが予め製造仕様により決められている。そして、通常、最終の冷間引抜きのリダクションは径で０．３〜０．５ｍｍで、例えばφ１０ｍｍ以下の寸法の線材では、減面率が６〜１７％で実施される。この冷間引抜きにより線材の硬さは１０〜２０ＨＲＢ程度上昇するので、製品線材はその分硬くなる。また、φ１０ｍｍを超える線材の寸法については、小径のものよりも減面率（％）は小さくなるものの、なおも過剰なリダクションで引抜きされており、その分だけ不必要な硬さの上昇を招いている。
【０００７】
（２）最終工程の焼き鈍しによって製品線材の硬さは低くなるが、焼き鈍しによって線材に曲りや弛れが発生し、これを矯正するため「巻き直し」と称する冷間矯正を施さなければならなくなる。そのため、製造に手間がかかっており、その分製造コストが高くなっている。
【０００８】
（３）安定した量産製造と表面キズ等品質の確保のために、線材圧延仕上げと中間引抜寸法および最終仕上げ引抜寸法とが決められている。そこで最終冷間引抜きのリダクションは径で約０．１〜０．２ｍｍ程度と小さくできるため、線材の硬さ上昇が５〜８ＨＲＢに抑えられ軟らかいが、製造に手間がかかっており、その分製造コストが高くなっている。
【０００９】
現在、冷間加工用線材についての上記ニーズへのアプローチとして、▲１▼圧延寸法精度を良くすること等により焼きなまし後の冷間引抜きの省略を図った例が、特開平１１−２７９６９５号公報あるいは特開２０００−２１２６９１号公報などに開示され、▲２▼圧延寸法精度を良くすることにより焼きなまし後の冷間引抜加工率の低減を図った例が、特開平９−７８１２８号公報に開示され、また、本発明の趣旨の１つである製造コストの低減に関連する案件として、▲３▼熱間圧延後の冷却条件の検討により冷間引抜加工前の焼きなましの省略、冷間引抜加工性の向上を図った例が、特許第２９２６１９５号公報に開示されているが、上記の▲１▼は表面キズ保証について言及していないこと、▲２▼は線材圧延寸法公差を±０．１０ｍｍと厳しく限定していること、すなわち精密圧延材使用が発明の前提となっていること、▲３▼は軟らかい鋼線材の製造について言及していないことなどであり、なお、改善の必要がある。
【００１０】
【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、冷間加工用の機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼、高炭素クロム軸受鋼などの軟らかく、製造コストの安い、全長キズ保証された線材の製造方法およびその方法により製造した線材を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、線材用鋼の熱間圧延材を線材圧延して寸法公差±０．１５ｍｍ以下および偏径差７０％以下の母線とし、該母線を焼きなまし処理し、次いで焼きなまし処理した母線を、径で０．１２ｍｍ以上の加工代として引抜減面率を５％以下とし、引抜ダイス形状のダイス半角θを５°〜３５°として冷間引抜きしかつ過流探傷することを特徴とする硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法である。
【００１２】
請求項２の発明では、線材用鋼は、鋼成分として、質量％で、Ｃ：０．０８〜１．１０％、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓ：０．１００％以下、Ｎｉ：４．０％以下、Ｃｒ：１０％以下、Ｍｏ：１．５％以下、Ｃｕ：２．０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼であることを特徴とする請求項１の手段の、硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法である。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項２の手段の鋼成分に加えて、Ｖ：０．４０％以下、Ｎｂ：０．４０％以下、Ｔｉ：０．２０％以下の少なくとも１種以上を含有することを特徴とする請求項２の手段の、硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法である。
【００１４】
請求項４の発明では、請求項２の手段の鋼成分に加えて、Ｐｂ：０．３０％以下、Ｂｉ：０．２０％以下、Ｓｅ：０．２０％以下、Ｔｅ：０．１０％以下、Ｃａ：２００ｐｐｍ以下のうち少なくとも１種以上を含有することを特徴とする請求項２の手段の、硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法である。
【００１５】
請求項５の発明では、請求項３の手段の鋼成分に加えて、Ｐｂ：０．３０％以下、Ｂｉ：０．２０％以下、Ｓｅ：０．２０％以下、Ｔｅ：０．１０％以下、Ｃａ：２００ｐｐｍ以下のうち少なくとも１種以上を含有することを特徴とする請求項３の手段の、硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法である。
【００１６】
請求項６の発明では、請求項１〜５のいずれか１項の手段の方法により製造の、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼あるいは高炭素クロム軸受鋼からなることを特徴とする硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材である。
【００１７】
なお、本願の請求項1に係る発明の線材の製造工程においては、慣用の準備処理工程である酸洗、ショットブラスト、被膜処理、脱酸処理などは、本願発明の本質とは直接関係しないため、省略しているが、必要に応じ、準備処理工程を施すものとする。
【００１８】
本発明の手段の上記の鋼成分の線材用鋼は、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼あるいは高炭素クロム軸受鋼からなるものである。
なお、本発明において、引抜減面率は、［１−（引抜き仕上げ寸法／引抜き母線寸法）2］×１００（％）と定義され、ここに母線寸法とは（同一断面における径の最大値＋径の最小値）／２）であり、引抜ダイス形状のダイス半角θは図１に示すθのとおりである。
【００１９】
本発明の上記手段のポイントは、引抜き用の母線として精密圧延材レベルの寸法公差の±０．１０ｍｍを必要とせず、引抜き前の母線の寸法実績をもとにして本発明の上記手段の条件を満たす引抜ダイスを用いて引抜きを行うことにより、従来方法に比べて引抜減面率を小さくすることが出来ることである。この引抜き用の母線の寸法公差の点が従来の技術と大きく異なっているところである。この結果、得られた冷間加工用の線材は、従来の線材に比し軟らかく、全長にわたり表面疵の品質が保証されており、しかも安価である。
【００２０】
なお、本発明の製造方法では、線材圧延時の諸条件、焼きなまし条件あるいは引抜ダイスの寸法公差などは、各ユーザーの従来の仕様を満たすものであれば特別な変更を要するものではない。
【００２１】
因みに従来の線材の製造方法は、予め製造仕様等により、製造ロットによる寸法変化を見込んで、母線寸法、引抜ダイス寸法などか決められているため、結果として、最終の冷間引抜きのリダクションが大きくなり、そのため、従来の技術の問題点の（１）に記載のように、製造された製品線材の硬さは１０〜２０ＨＲＢ程度余分に硬くなり、φ１０ｍｍを超える寸法の線材については、小径のものよりも減面率は小さいが、なお過剰なリダクションで引抜きされるので不必要な硬さの上昇を招いている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を下記の実施例を通じて説明する。表１は、実施例にＪＩＳ ＳＵＪ２ 高炭素クロム軸受鋼の焼きなまし後冷間引抜き仕上げ品 φ８．６±０．１０を示すものである。
【００２３】
【実施例】
表１のＮｏ．１〜２の開発方法は本発明の実施の形態によるものであり、Ｎｏ．３〜６の比較例は、本発明の条件を満たさないもので、Ｎｏ．７〜９は従来の方法によるものである。本発明の開発方法は、特に焼き鈍し後の冷間引抜きにおいて、引抜きによる硬さ上昇を３〜６ＨＲＢの範囲に抑えることができ、同時に渦流探傷を施すことにより、軟らかく、全長に亘り表面傷を保証した線材を、製造工程も必要最小限に簡略化しているので製造コストも安く、製造することができた。
【００２４】
【表１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方法により製造した焼きなまし線材は、冷間引抜きによる硬さの上昇が３〜６ＨＲＢと小さく、表面キズを全長に亘り保証した鋼線材であり、製造工程も必要最小限に簡略化されているので製造コストも安く、本発明による線材を使用することにより、冷間加工用金型の寿命向上と冷間加工成形品の寸法精度などの向上を図ることができ、さらに成形品の表面キズの品質保証のニーズに応えることができるなど、本発明は優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる引抜きダイスのダイス形状を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ ダイス
２ 母線
Claims (6)
- 線材用鋼の熱間圧延材を線材圧延して寸法公差±０．１５ｍｍ以下および偏径差７０％以下の母線とし、該母線を焼きなまし処理し、次いで焼きなまし処理した母線を、径で０．１２ｍｍ以上の加工代として引抜減面率を５％以下とし、引抜ダイス形状のダイス半角θを５°〜３５°として冷間引抜きしかつ過流探傷することを特徴とする硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法。
- 線材用鋼は、鋼成分として、質量％で、Ｃ：０．０８〜１．１０％、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓ：０．１００％以下、Ｎｉ：４．０％以下、Ｃｒ：１０％以下、Ｍｏ：１．５％以下、Ｃｕ：２．０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼であることを特徴とする請求項１に記載の、硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法。
- 請求項２に記載の鋼成分に加えて、Ｖ：０．４０％以下、Ｎｂ：０．４０％以下、Ｔｉ：０．２０％以下の少なくとも１種以上を含有することを特徴とする請求項２に記載の、硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法。
- 請求項２に記載の鋼成分に加えて、Ｐｂ：０．３０％以下、Ｂｉ：０．２０％以下、Ｓｅ：０．２０％以下、Ｔｅ：０．１０％以下、Ｃａ：２００ｐｐｍ以下のうち少なくとも１種以上を含有することを特徴とする請求項２に記載の、硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法。
- 請求項３に記載の鋼成分に加えて、Ｐｂ：０．３０％以下、Ｂｉ：０．２０％以下、Ｓｅ：０．２０％以下、Ｔｅ：０．１０％以下、Ｃａ：２００ｐｐｍ以下のうち少なくとも１種以上を含有することを特徴とする請求項３に記載の、硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材の製造方法。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法により製造の、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼あるいは高炭素クロム軸受鋼からなることを特徴とする硬さが低く、表面キズを全長に亘り保証した安価な冷間加工用線材。
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| CN107779753B (zh) * | 2017-11-28 | 2021-11-09 | 西安交通大学 | 一种低淬透性高碳齿轮钢及热处理工艺 |
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