JPH02263915A - 浸炭特性の優れた鋼板の製造法 - 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） この発明は、浸炭処理中におけるオーステナイト結晶粒
の粗大化を極力抑制したところの、浸炭特性に優れた熱
間圧延鋼板の製造方法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 一般に、精密機械部品の製造に使用される精密打抜加工
用の型は極めて高価であり、そのため打抜型の寿命をで
きるだけ延長すべく、打抜加工用素材として軟質な材料
鋼板を選択すると共に、製品に必要な硬さや強度は打抜
加工以降の浸炭焼入れ処理によって補う言う方策が採ら
れている。

ここで、軟質な打抜加工用鋼板の準備には鋼板組成の調
整が行われることは勿論であるが、通常は加工前処理と
して熱間圧延後の鋼板に球状化焼鈍を施してより一層の
軟質化を図るのが一般的である。

ところが、熱間圧延材に前処理として球状化焼鈍を行っ
た場合、その後に行われる浸炭処理時に非浸炭部のオー
ステナイト結晶粒が粗大化し、内部硬さを必要以上に高
めたり、焼入れ歪や靭性低下を招き易いとの問題があっ
た。

そこで、上記浸炭処理時におけるオーステナイト結晶粒
の粗大化防止を目指して ａ）鋼板製造時に　５００℃〜Ａ１点の温度域で塑性加
工を加える方法（特開昭４８−７８２９号）。

ｂ）素材鋼を１１５０℃以上の温度域に加熱して熱間圧
延を行い、圧延終了後ＡｆＮが析出するように９５０〜
６００℃の温度域を徐冷する方法（特開昭５０−１５８
５２１号）。

等の提案がなされたが、何れも能率的な手段とは言えな
かった。

一方、これらの手段とは別に Ｃ）素材鋼のＡＩＩＮの比及び（Ａｌ＋２Ｎ）量並びに
熱間圧延に際しての加熱温度を規定して熱間圧延後のＡ
ＩＮ含有量を４０ｐｐｍ以下程度に調整することにより
、浸炭処理期間中におけるオーステナイト結晶粒の粗大
化を阻止する方法（特開昭５９−１２３７１４号） ｄ）　ｐＪｌ含有量及びＮ含有量の規定と熱間圧延条件
の規定とによって浸炭処理期間中におけるオーテナイト
化晶粒の粗大化を阻止する方法（特開昭６１−１０６７
１５号）。

等も提案されたが、本発明者等の検討により［上記の如
く単にＡＩやＮの含有量或いは熱間圧延条件を規制する
だけではオーステナイト結晶粒の粗大化は防止できない
」との確認がなされている。

このようなことから、本発明の目的は、球状化焼鈍に次
ぐ浸炭処理の際にも非浸炭部のオーステナイト結晶粒が
粗大化することのない“精密打抜加工材として好適な鋼
板”を特殊元素の添加や大幅な工程変更を要することな
く製造し得る手段の提供に置かれた。

く課題を解決するための手段〉 本発明者等は、上記目的を達成すべく数多くの実験を繰
り返しながら研究を重ねた結果、ｆａｔ　　素材鋼のＡ
ｆやＮの含有量或いは熱間圧延条件を単に規制する従来
法によって浸炭処理時のオーステナイト結晶粒粗大化が
十分に防止できないのは、熱間圧延に次ぐ球状化焼鈍工
程の条件如何でフェライト粒界にＡｉＮの粗大凝集化が
起きてしまい、浸炭焼入れ時のオーステナイト化に当っ
てフェライト粒内から生成するオーステナイトに対して
は上記フェライト粒界に粗大凝集化したＡＮＮは何の抑
制力をも働かせることができず、そのためフェライト粒
内より生成したオーステナイトは容易に粗大化してしま
うとの理由によるものである。

（ｂ）　　Ｌかしながら、素材鋼の八！及びＮの量を調
整すると共に熱間圧延条件を規制し、これに加えて更に
球状化焼鈍条件をも規制するようにすれば上述した問題
点が効果的に解消され、浸炭焼入れ処理を施してもオー
ステナイト結晶粒の目立った粗大化を生じない鋼板が安
定して得られるようになる。

との知見を得るに至ったのである。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたものであり、 ｒ　Ｃ：　０．０５〜０．５０％（以降、成分割合を表
わす％は重量％とする）。

Ｓｉ　：　０．４０％以下、　　　Ｍｎ　：　０．２０
〜１．２０％を含有するか、或いは更に Ｃｒ　：　１．５％以下。

Ｍｏ　：　１．０％以下 のうちの１種以上をも含むと共に、ＡＩ及びＮの含有割
合がそれぞれ 八Ｉｌ：　０．０２０％以上。

Ｎ　：　０．００５０〜０．０１６０％で、かつ （Ａｆ＋２Ｎ）≧０．０４０％。

（Ａｎ！＋５Ｎ）≦０゜１１％ を満足し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成る成分
組成の鋼を１２００℃以上に加熱した後、仕上温度：Ａ
ｒ、点以上。

巻取温度：３５０〜６００℃ の条件で熱間圧延を行い、次いで６００℃〜Ａｃ＋点の
温度域での５時間以内の球状化焼鈍を施すことにより、
浸炭性に優れ、浸炭処理時にオーステナイト粒の目立っ
た粗大化を生じることのない鋼板を安定して製造できる
ようにした点」に特徴を有するものである。

つまり、本発明は、素材鋼のＡＩ及びＮ量を所定範囲内
に調整することにより熱延板中に所要量のＡＩＮを生成
させると共に、熱間圧延工程でＡｒ、点以上の高温仕上
及び３５０〜６００℃での低温巻取りを行い、かつ球状
化焼鈍条件を６００〜Ａｃ。

点の温度域で５時間以内と規制し、これらの相乗効果を
利用して浸炭処理時におけるオーステナイト結晶粒の粗
大化抑制を図ることを骨子とするものであるが、以下、
本発明において素材鋼の成分組成、熱間圧延条件並びに
球状化焼鈍条件を前記の如くに限定した理由を、その作
用と共に詳細に説明する。

く作用〉 （八）素材鋼の成分組成 Ｃは浸炭焼入れ後の母材部に所定の硬度を確保する上で
必要な成分であるが、その含有量が０．０５％未満では
所望の母材硬度確保ができず、一方、０．５０％を超え
てＣを含有させると焼入れ後の靭性劣化を招くようにな
ることから、Ｃ含有量は０．０５〜０．５０％と定めた
。

Ｓｉ Ｓｉは綱の脱酸剤として添加される成分であるが、０．
４０％を超えて含有させるとＢ系介在物の増加を招き母
材の加工性を劣化することから、Ｓｔ含有量は０．４０
％以下と定めた。

Ｍｎ Ｍｎ成分には鋼の焼入れ性を改善して母材部の硬度を確
保する作用があるが、その含有量が０．２０％未満では
前記作用による所望の効果が得られず、一方、１．２０
％を超えてＭｎを含有させると靭性劣化を招くことから
、Ｍｎ含有量は０．２０〜１．２０％と定めた。

Ａｌ、及びＮ 本発明にあってはＡｆとＮはＡＪＮを生成し、浸炭処理
時におけるオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制する効
果を発揮するが、「へ！含有量が０．０２％未満」、「
Ｎ含有量がｏ、ｏｏｓｏ％未満」或いは「（ＡＩ＋２Ｎ
）が０．０４０％未満」であるとオーステナイト結晶粒
の粗大化を防ぐのに必要な八ｊＮ４Ｊが確保できない、
一方、（Ａｌ＋５Ｎ）の値が０．１１％を超えると後述
する熱間圧延時の加熱温度ではＡｌＮを固溶させること
が困難となり、やはり浸炭処理時にオーステナイト結晶
粒が粗大化するのを防止できなくなる。更に、Ｎ成分は
０．０１６０％を超えて含有させてもオーステナイト結
晶粒の粗大化抑制効果が飽和してしまうばかりか、連続
鋳造時のスラブ表面疵を招く等の問題が出てくる。従っ
て、ＡＮ及びＮの含有量は、Ｍ含有量：０．０２０％以
上、Ｎ含有量：　ｏ、ｏｏｓｏ〜０．０１６０％で、か
つ（Ａｆ＋２Ｎ）≧０．０４０％。

（＾ｆ＋５Ｎ）・５０．１１％ を満足する値とそれぞれ定めた。

ｋ工及ツ勲 これらの成分は、何れも鋼の焼入れ性改善に有効である
ので必要により１種又は２種含有せしめられるが、Ｃｒ
含有量が１．５％を、そしてＭｏ含有量が１．０％をそ
れぞれ超えた場合には焼入れ性が上昇しすぎて靭性劣化
を招くようになることから、Ｃｒ含有量は１．５％以下
、Ｍｏ含有量は１．０％以下とそれぞれ限定した。

なお、本発明が対象とする鋼には上記成分の他に不可避
的な付随不純物が存在して良いことは言うまでもなく、
例えばＳやＰの場合にはそれぞれ０．０１０％以下及び
０．０２０％以下程度の存在は格別な不都合を招かない
。

（Ｂ）　　熱間圧延条件 放然星皮 八ＥＮを完全固溶させるためには１２００℃以上に加熱
しなくてはならない。即ち、この段階で八ｌＮが完全に
固溶していないと次工程である球状化焼鈍の過程で先の
未凝固ＡｆＮを核として残りのＡｆＨが粗大凝集化し、
浸炭焼入れ処理でのオーステナイト化の際にオーステナ
イト結晶の成長抑制効果を発揮しなくなることから、熱
間圧延に先立つ加熱温度は１２００℃以上と定めた。

なお、加熱上限温度は特に規制しないが、該加熱温度を
上記範囲内で比較的低目に抑えてオーステナイト結晶粒
の成長を防止し、圧延後のフェライト結晶粒の微細化を
図ることは、浸炭焼入れ後の母材部の靭性を確保する観
点から望ましい。

然肌圧延止上皇度 Ａｒ３点より低い温度で仕上圧延を行うと母材の加工性
が劣化してしまうことから、熱間圧延仕上温度をＡｒ、
意思上の温度と限定した。

奪取星皮 ６００℃を超える温度で巻取りを行うと巻取時にフェラ
イト粒界のみに八ＩＮが析出し、粒内から生成するオー
ステナイト結晶粒の成長抑制効果を示さなくなる。つま
り、６００℃以下の低温巻取を行うことによって熱間圧
延のままでのへアＮの固溶状態が確保され、次工程の球
状化焼鈍時にＡＲＮがフェライト粒界及び粒内に微細析
出してオーステナイト結晶粒の粗大化抑制効果を発揮す
るようになる。

一方、３５０℃を下回る温度域で巻取りを行うとベイナ
イトマルテンサイト等の変態Ｍｉ織が洗われるようにな
って熱間圧延＃１ｌｖｉの強度が高くなり過ぎ、例え球
状化焼鈍を行ったとしても精密打抜加工用素材として必
要な軟質化が図れなくなる。

従って、巻取温度は３５０〜６００℃と限定した。

（Ｃ）　　球状化焼鈍条件 球状化焼鈍温度が６００℃未満であると炭化物の球状化
が進まず、一方、Ａｃ、点を超える温度に加熱するとオ
ーステナイト化が始まって焼鈍後の組織にフェライトが
混入してしまい、何れの場合も必要な軟質化が図れない
。

また、球状化焼鈍温度が６００℃〜Ａｃ、点の領域であ
っても、その処理時間が５時間を超えるとフェライト粒
界にＡｆＨの粗大凝集化が進み、浸炭処理時にフェライ
ト粒内から生成するオーステナイトに対する粒成長抑制
効果が働かなくなる。このため、フェライト粒内より生
成したオーステナイトは容易に粗大化してしまう。

このようなことから、球状化処理条件は“処理温度：６
００℃〜Ａｃ＋点の温度、処理時間：５時間以内”と限
定した。

続いて、本発明の効果を実施例によって具体的に説明す
る。

〈実施例） 実施例　１ まず、第１表に示す成分組成の綱を１２２０℃に加熱し
て熱間圧延を行い、８３０℃で圧延を仕上げて板材とし
てから種々の温度で巻取った。

次に、これらの熱延鋼板に６９０℃Ｘ５ｈｒの球状化焼
鈍を施した後、浸炭焼入れを実施した。

ここで、浸炭処理はカーボンポテンシャル：０．９％の
浸炭ガスを用いて　８９０℃Ｘ８０ｍ１ｎの条件で実施
し、引き続いて油浴中に焼入れした。

このときのオーステナイト結晶粒粗大化状況を第１図に
まとめて示す。なお、オーステナイトの粗大化率は、粒
度Ｎｏ、が６以上の結晶粒の面積率で表わした。

第１図に示した結果からも明らかなように、本発明で規
定する条件に従って製造されたＦ４仮は浸炭処理時にオ
ーステナイト結晶粒の粗大化を生じなかったのに対して
、６００℃を超える温度で巻取りを行った比較例では、
得られた鋼板を浸炭処理するとオーステナイト結晶粒の
粗大化が生じることが分かる。

実施例　２ 第２表に示す成分組成の綱を１２１０℃に加熱して熱間
圧延を行い、８３０℃で圧延を仕上げて板材としてから
５５０℃で巻取った。

次に、これらの熱延鋼板に６９０℃Ｘ５ｈｒの球状化焼
鈍を施した後、８９０℃に昇温し、その温度で８０分保
持した後のオーステナイト結晶粒の粗大化率を調査した
。

この調査結果を第２表に併せて示した。

第２表に示す結果からも明らかなように、本発明で規定
する条件に従って製造された鋼板は浸炭処理に相当する
条件に加熱・保持してもオーステナイト結晶粒の粗大化
を生じなかったのに対して、素材鋼が本発明で規定する
条件を満たしていない比較例ではオーステナイト結晶粒
の粗大化が生じることが分かる。

実施例　３ 前記第１表に示す鋼を種々の圧延条件で熱間圧延し、こ
れに６８０℃Ｘ５ｈｒの球、状化焼鈍を施した後、８９
０℃で８０分加熱してガス浸炭−油焼入れを行った。

その際の“各工程での条件”並びに“得られた鋼板の特
性を第３表にまとめて示す。なお、浸炭焼入れ条件は実
施例１と同様であった。

第３表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定する条件に従って製造された鋼板は好ましい機械的
特性を維持し、かつ浸炭処理時にオーステナイト結晶粒
の粗大化を生じないことが分かる。

実施例　４ 前記第２表のＡｆｉと同様成分組成鋼を１２２０℃に加
熱して熱間圧延を行い、８２０℃で圧、延を仕上げて板
材としてから５００℃で巻取った。

次に、この熱延鋼板に種々条件の球状化焼鈍を施した。

この際に得られた球状化焼鈍程度を第４表にまとめて示
す。

第４表に示される結果からも明らかなように、球状化焼
鈍条件が本発明で規定する範囲から外れる場合には球状
化焼鈍結果として望ましい状態が得られないことが分か
る。

実施例　５ 前記第１表に示した成分組成の鋼を１２００℃に加熱し
て熱間圧延を行い、８３０℃で圧延を仕上げて板材とし
てから５５０℃で巻取った。

次に、この熱延鋼板に加熱保持温度が６８０℃で加熱保
持時間を種々に変えた球状化焼鈍を施し、その後８９０
℃Ｘ８０ｍ１ｎのガス浸炭−油焼入れを行ったときのオ
ーステナイト結晶粒の粗大化状況を調査したが、この結
果をまとめて第２図に示した。なお、このときの浸炭焼
入れ条件は実施例１と同じであった。

第２図に示す結果からも明らかなように、本発明で規定
する条件に従って製造された鋼板は浸炭処理時にオース
テナイト結晶粒の粗大化を生じなかったのに対して、球
状化焼鈍時間が５時間を上回る比較例ではオーステナイ
ト結晶粒の粗大化が生じることが分かる。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、打ち抜き加工
性に優れると共に、十分に満足できる浸炭特性を備えた
鋼板をコスト安く安定、して製造することが可能となる
など、産業上極めて優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例によって得られた巻取温度と浸炭処理
時のオーステナイト結晶粒粗大化率との関係を示すグラ
フである。 第２図は、同じ〈実施例によって得られた球状化焼鈍温
度と浸炭処理時のす−ステナイト結晶粒粗大化率との関
係を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量割合にて、 Ｃ：０．０５〜０．５０％、Ｓｉ：０．４０％以下、Ｍ
   ｎ：０．２０〜１．２０％ を含むと共に、Ａｌ及びＮの含有割合がそれぞれＡｌ：
   ０．０２０％以上、 Ｎ：０．００５０〜０．０１６０％ で、かつ （Ａｌ＋２Ｎ）≧０．０４０％、 （Ａｌ＋５Ｎ）≦０．１１％ を満足し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成る成分
   組成の鋼を１２００℃以上に加熱した後、仕上温度：Ａ
   ｒ＿３点以上、 巻取温度：３５０〜６００℃ の条件で熱間圧延を行い、次いで６００℃〜Ａｃ＿１点
   の温度域での５時間以内の球状化焼鈍を施すことを特徴
   とする、浸炭性に優れた鋼板の製造方法。
2. （２）重量割合にて、 Ｃ：０．０５〜０．５０％、Ｓｉ：０．４０％以下、Ｍ
   ｎ：０．２０Ｎ１．２０％ を含有し、更に Ｃｒ：１．５％以下、 Ｍｏ：１．０％以下 のうちの１種以上をも含むと共に、Ａｌ及びＮの含有割
   合がそれぞれ Ａｌ：０．０２０％以上。 Ｎ：０．００５０〜０．０１６０％ で、かつ （Ａｌ＋２Ｎ）≧０．０４０％、 （Ａｌ＋５Ｎ）≦０．１１％ を満足し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成る成分
   組成の鋼を１２００℃以上に加熱した後、仕上温度：Ａ
   ｒ＿３点以上、 巻取温度：３５０〜６００℃ の条件で熱間圧延を行い、次いで６００℃〜Ａｃ＿１点
   の温度域での５時間以内の球状化焼鈍を施すことを特徴
   とする、浸炭性に優れた鋼板の製造方法。