JPH01116031A - 靭性に優れた高Ｓｉ高炭素熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は靭性に優れた高Ｓｉ高炭素熱延鋼板の製造方法
に関するものである。

（従来の技術） 一般に、ばね鋼として知られている高Ｓｉ高炭素鋼は、
重ね板ばね、コイルばね、トーションバー等に用いられ
、従来、板材としては平鋼で用いられることが多かった
が、近年、チェーンソー・ガイドバー用等の用途拡大が
行なわれるにつれて、高Ｓｉ高炭素鋼板のコイル化が行
なわれ、かつ、通常の高炭素熱延鋼板と同様、靭性およ
び冷間加工性の向上が強く要望されている。

従来、一般の高炭素鋼熱延鋼板の場合、強度か高いため
冷間加工性および低温靭性か劣ることから、これらの材
質向上に関して多くの検討か行なわれて来た。

例えば、特公昭５６−４４１３３に記載されている、０
．３５〜０．６５駕Ｃの高炭素鋼を仕上温度７５０〜８
５０℃、巻取温度５００〜６００’Ｃて熱間圧延し、微
細ベイナイトまたは微細パーライトにすることを特徴と
する、冷間加工性および靭性の良好な中炭素熱延高張力
鋼板の製造方法かある。この方法は、熱延仕上温度およ
び巻取温度を制御することにより、鋼板のミクロ組織を
その大部分が微細なベイナイトもしくはパーライトで形
成されるようにし、靭性、曲げ性を向上せしめたもので
あるとしている。

また、特公昭５６−５２９７２では、上記発明が、通常
の熱間圧延巻取を実施したものに比較して冷間加工性の
向上は見られるが、低温靭性に関しては極めて軽微な向
上しか見られないとしており、０．３５〜０．７５％　
Ｃの高炭素鋼を仕上温度５００℃以上７５０℃未満、巻
取温度６５０〜５００℃で熱間圧延することを特徴とす
る冷間加工性ならびに低温靭性の優れた高炭素鋼板の製
造方法が示されている。

この方法は、熱延仕上温度ならびに巻取温度を通常より
も著しく低くすることにより、圧延方向に伸展した微細
なフェライトを多数含有する自己焼鈍組織とするところ
に特徴があり、これにより、著しく低温靭性および冷間
加工性が改善されるとしている。

（発明が解決しようとする問題点） 前者の特公昭５６−４４１３３記載の方法は、低温仕上
熱延でフェライトか生成すればベイナイトもしくはパー
ライトの生成量が減少し、強度か下がることから、フェ
ライトの生成を極力抑制しているところに特徴があり、
靭性が不十分であることは、後者の特公昭５６−５２９
７２で指摘している通りである。一方、後者の方法は、
圧延方向に伸展したフェライト、すなわち熱間圧延中に
生成したフェライトを更に加工を加えることにより伸展
せしめた加工フェライトを利用しようとするもので、前
者の技術思想とは明らかに異なる。ところか、後者の方
法は極低温仕上であることから圧延負荷が高くなるため
、圧延ロールの肌荒れにより鋼板の表面性状が劣化しや
すく、更に幅方向の板厚分布および形状が悪くなる欠点
がある。特に、高Ｓｉ高炭素鋼の場合、圧延負荷の増加
が顕著であり、このような極低温熱延は極めて不利であ
る。

そこで、本発明者らは上述の問題点を克服するため、高
Ｓｉ高炭素熱延鋼板の製造方法について種々検討し、上
述の極低温熱延を行なわなくとも。

極めて靭性に優れた高Ｓｉ高炭素鋼板を製造する方法を
見出した。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、高Ｓｉ高炭素鋼の靭性に及ぼす成分なら
びに熱延条件の影響について詳細に検討した。その結果
、熱延仕上温度ならびに圧下率を適正ならしめることに
より、オーステナイトの細粒化に加え、オーステナイト
粒に沿って微細なフェライトが形成され、特に、Ｐを０
．０１０％以下にしたものてはこの傾向が顕著であり、
靭性が著しく向上するという知見を得た。この知見に基
づけば、前述の特公昭５６−５２９７２による圧延方向
に伸展したフェライトを得るための極低温仕上熱延を行
なわずとも、従って、比較的高い仕上温度において極め
て靭性に優れた高Ｓｉ高炭素鋼板の製造が可能である。

即ち、重Ｅｋ％　”？’　Ｃ：　０．３５〜０．７５　
Ｌ　Ｓｉ　：　１．０〜２．５　＄　、　Ｍｎ：　０．
４０〜１．５　％　、　Ｐ　：≦０．０１０　％　、　
Ｓ：　＜０．０１０　Ｚ　、　　Ｏｒ　＋　０．６０　
％、残すＦｅオ・よび不可避的不純物からなる高炭素鋼
を連続熱間圧延機により圧延する際、仕上スタンド後段
の総圧下率を５０を以上とし、仕ト温度を７００℃以上
、８５０℃未満、巻取温度を５００℃以上、６５０℃未
満とすることを特徴とする靭性に優れた高Ｓｉ高炭素熱
延鋼板の製造方法である。

（作用） 以下に本発明について詳細に説明する。

まず、本発明の対象とする鋼の限定理由について述べる
。

Ｃは強度を確保するのに必要な元素であるが、Ｃ量が増
すと延性が低下するだけでなく、熱間変形抵抗も増加し
、熱延におけるロール肌荒れを生じ易くなる。Ｃが０．
７５１；を超えると延性の低下ならびに熱間変形抵抗の
増加が著しく、０．３５４Ａ未満では強度が十分でない
ため、Ｃは０．３５〜０．７５％が必要である。

Ｓｉは強度を高めるとともに弾性限を向上せしめるのに
極めて有効な元素であるが、靭性を著しく低下する元素
でもある。Ｓｉ量が１．０を未満では強度、弾性限が十
分でなぐ、２．５ｔを超えると靭性が著しく劣化するた
め、Ｓｉは１．０〜２．５ｚが必要である。

ＭｎはＣ，Ｓｉと同様、強度ならびに焼入れ性を高める
元素である。Ｍｎが１．５ｚを超えると強度が著しく高
くなり、０．４０１未満では強度および焼入れ性に対す
る効果が少ないため、　Ｍｎは０．４０〜１．５ｚが必
要である。

Ｐは靭性を阻害し、特に焼戻し脆性を助長する元素であ
る。このため、従来から、Ｐは少ない方が望ましいとさ
れており、通常は０．０２０％以下、０．０１０！超の
範囲で調整されていた。しかし、後で詳述するように、
本発明者らの研究によれば、Ｐ量と熱延条件を組合わせ
ることにより、靭性におよぼす効果を相乗的に高めるこ
とが可能であるという知見を得た。この知見から、本発
明におけるＰは、０．０１０Ｘ以下とする必要がある。

ＳはＭｎＳとして介在物を形成し、熱延により圧延方向
に伸びた介在物になり、鋼板の異方性を高め、靭性を低
下する元素である。そのため可輿な限り低くする必要が
あるが、脱硫のためのコストを考慮して、Ｓは０．０１
０％以下とする。

Ｃｒは焼入れ性を向上せしめるとともに炭化物を安定化
させる元素である。特に１本発明が対象とする鋼はＳｉ
が高いためグラファイトを生成し易い、このグラファイ
トの生成を抑制するためＣ「を添加する必要があるが、
０．６０％を超える添加は、効果が飽和する傾向にある
ため、Ｃｒは０．６０Ｘ以下とする。

次に、上記成分に調整した鋼を熱間圧延する際の限定理
由を述べる。

通常の連続鋳造ないし分塊圧延によりスラブとした後、
連続熱延を行なうか、この時、熱延仕上温度を７００℃
以上８５０℃未満１巻取温度を５００℃以上６５０℃未
満とする。

本発明者らの詳細な検討結果を第１図に示す。

同図は、　Ｃ：　０．６：ｌ＄　、　Ｓｉ　：　１．７
Ｌ　Ｍｎ：　０．９Ｘを基本成分とし、Ｐをｏ、ｏｏｓ
〜０．０２０Ｘの範囲で変えた鋼を厚さ６１■に熱延し
た場合のシャルピー試験（Ｖノツチ、板厚５１■に研削
、圧延方向に平行な方向にサンプリング）における破面
遷移温度におよぼす熱延仕上温度の影習を示す。図中、
ＡがＰ≦０．０１０机　ＢがＰ　＞　０．０１０９６で
ある。この図から明らかなように、Ｐ≦０．０１０！に
の場合、熱延仕上温度が低下すると破面遷移温度が著し
く低下する。これは、Ｐを低めたことによる靭性向上効
果および熱延仕上温度を低めたことによるオーステナイ
ト組織の微細化に伴う靭性向上効果に加えて、本発明が
狙いとするＰと熱延仕上温度の組合せによる相乗効果に
よるものである。即ち、Ａｒ、変態点直前で熱延を終了
することによりオーステナイト粒界にフェライトが析出
するが、この時、Ｐが多いと、Ｐがフェライト生成元素
であるためフェライトが析出し易く、かつ成長も速く、
その結果としてオーステナイト粒界に析出するフェライ
トが大きくなる。これに対し、Ｐか少なくなるとオース
テナイト粒界に析出するフェライトが微細し、その結果
として靭性が向上するものと考えられる。

その−例として、７００℃熱延の組織を第２図に示す。

第２図（ａ）はＰ　：　０．００６！６、同図（ｂ）は
Ｐ：０．０１７％のもので、前者の方が、オーステナイ
ト粒界に沿って析出しているフェライトか小さいことが
明らかである。従りて、靭性向上の点からは熱延温度を
低くすることが望ましいが、熱延温度か低くなると熱間
変形抵抗が高くなり、表面性状および形状性が劣化する
。以上の点を考慮し、熱延仕上温度の上限を８５０℃未
満、下限を７００℃以上とする必要がある。

また、このフェライトを更に効果的に析出させるために
は、Ａｒ３変態点直前での圧下率を高める必要がある０
通常の場合、連続熱間圧延機は６ないし７スタントの圧
延機から構成されているか、この仕上スタンドが後段に
なるに従い熱間変形抵抗が増すため圧下率を漸減させて
いる。そこて、オーステナイト粒界のフェライトを微細
析出させるためには、仕上スタンド後段、３スタンドの
総圧下率を高める必要がある。この点を考慮し、前述の
成分に調整した高炭素鋼を熱間圧延機により圧延する際
、仕上スタンド後段での総圧下率を５０ｚ以上とする必
要かある。なお、圧下率の確保には、仕上スタンド後段
の上下両方あるいは片側のロール径を小さくすることが
、圧延負荷を軽減する上で望ましい。

引続き、通常の方法で巻取るが、巻取温度が高い場合、
上記の方法により調整した微細フェライトか粗大化し、
かつ、パーライトが粗大化するため靭性向上にとって好
ましくない。一方、巻取温度か低い場合ベイナイト組織
となり延性および靭性の点て好ましくない。従って、こ
れらの点を考慮し、巻取温度は５００℃以上、６５０℃
未満とする必要がある。

上記の方法で製造された熱延鋼板は微細フェライトおよ
びパーライト組織からなり、優れた靭性な有し、比較的
高い温度で熱延を終了しているため表面性状および形状
性の劣化か少ない。

（実施例） 次に、実施例により本発明の効果を更に具体的に述べる
。

第１表に示す成分の鋼を連続鋳造によりスラブとした後
、第２表に示すそれぞれの条件により熱間圧延を行なっ
た。なお、第２表中の仕上後段総圧下率は２仕上スタン
ド後段、３スタンド目の入側板厚に対する仕上板厚の圧
下率である。これらの熱延コイルから引張試験および衝
撃試験のためのサンプルを圧延方向に平行な方向に切り
出した。引張試験はＪＩＳ　Ｓ号試験片を用い、０．２
ｚ酎力（降伏点）、引張強さ、全伸び、衝撃試験はＪＩ
Ｓ４号サブサイズ（ただし、素材板厚のまま）を用い、
破面遷移温度を調べた。その結果を第２表に示した。

第２表で明らかなように、本発明である試料Ｎｏ。

１〜７は引張強さが１００ｋｇ／■１２以上と高いにも
かかわらず、破面遷移温度は１００℃以下てあり、極め
て靭性に優れている。これに対し、比較例である試料Ｎ
ｏ、８は、成分が本発明の範囲にあるが熱延条件が本発
明の範囲外のもので、靭性が著しく悪く、試料Ｎｏ、９
〜１１は成分が本発明の範囲外のもので、耐力、引張強
さが低いか、あるいは靭性が劣っている。

これらの実施例から、本発明が成分および熱延条件か密
接に関係して、効果的に作用し、靭性を高めていること
が明らかである。

第１表 （発明の効果） 上記の実施例からも明らかなように、本発明によれば、
極めて優れた靭性を有する高Ｓｉ高炭素鋼板の製造が可
能である。このため、熱延ままの鋼板はもとより、焼鈍
および焼入れ焼戻し等の熱処理を施した場合でも優れた
靭性を有し、スリット時の破断および冷間圧延時の耳割
れならびに打抜加工時の端面割れ等が防止でき、自動車
用部品、工作機械部品等の高強度化、高靭性化が可能と
なり、かつ、製造面でも表面性状および形状性に優れて
おり、産業上の寄与は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｃ：　０．６３’ｌｉ　、　Ｓｉ　：　１．
７！１１．　Ｍｎ　：　０．９亀を基本成分とし、Ｐを
０．００５〜０．０２０９６の範囲で変えた鋼のシャル
ピー試験における破面遷移温度におよぼす熱延仕上温度
の影響を示すもので、図中、ＡがＰ≦０．０１０％、　
ＢがＰ＞０．０１０！６の場合である。 第２図は、鋼の７００℃熱延の場合の光学顕微鏡組＆ｉ
（Ｘ　１０００）の写真で、第２図（ａ）はＰ　：０．
００６９６、同図（ｂ）はｐ　：　Ｏ，ｏｔｙ９６のも
のである。 第１　図 帖通１を二温息（℃） （な） （ｂ） （Ｘ１００Ｏ） 手脂υネｒｔＴ正４”Ｆ　　（自発） 昭和６２年１１月５日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　重量％で Ｃ：０．３５〜０．７５％ Ｓｉ：１．０〜２．５％ Ｍｎ：０．４０〜１．５％ Ｐ：≦０．０１０％ Ｓ：≦０．０１０％ Ｃｒ：０．６０％ 残りＦｅおよび不可避的不純物からなる高炭素鋼を連続
   熱間圧延機により圧延する際、仕上スタンド後段の総圧
   下率を５０％以上とし、仕上温度を７００℃以上８５０
   ℃未満、巻取温度を５００℃以上６５０℃未満とするこ
   とを特徴とする靭性に優れた高Ｓｉ高炭素熱延鋼板の製
   造方法。