JPH02267219A - 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） 本発明は、浸炭特性の優れた熱間圧延鋼板の製造法に関
する．更に詳述すれば熱間圧延鋼板を球状化焼鈍してか
ら冷間加工、特に打抜加工を行い、その後、浸炭焼入処
理を行なう際浸炭処理期間中のオーステナイト結晶粒の
粗大化を防止する方法に関する。

（従来の技術） 精密打抜加工が用いられるような機械部品の製遣工程に
おいてその精密打抜加工に用いられる打抜型は一般に高
価である．そのため型寿命をできるだけ長くするため加
工用素材は軟質なものを選択し製品に必要な硬さ、強度
は以降の浸炭焼入処理にて補うことが行われている．こ
こで圧延材に前処理として球状化焼鈍を行った場合、以
後に行う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、焼入歪や靭
性の低下を招き易い．このオーステナイト結晶粒粗大化
を防止する方法としては特開昭４８ー７８２９号公報に
開示されているような５００　℃−Ａ！点の温度域で塑
性加工を加える方法あるいは特開昭５０−１．５８５２
１号公報に開示されているような１１５０℃以上の温度
に加熱後ＡＱ）１を析出するよう圧延後９５０〜６００
℃の温度域を徐冷する方法があるがいずれも能率的なも
のではない。

また特開昭５９−１２３７１４号公報に開示されている
ような熱間圧延に際しての加熱温度、並びにＭ／Ｎおよ
び（Ａｌ＋２Ｎ）の多量を規定して熱間圧延後のＡＱＮ
含有量を４０ｐｐ−以下に限定することにより浸炭処理
期間中のオーステナイト結晶粒の粗大化を阻止する方法
、さらには特開昭６１−１０６７１５号公報に開示され
ているようなＡＱ、Ｎ量の規定に併せて熱間圧延条件を
規定することにより浸炭処理期間中のオーステナイト結
晶粒の粗大化を阻止する方法がある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、本発明者らの研究結果によれば単にＭ、Ｎ量、
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、すなわち次工程での球状化焼
鈍の条件如何ではフェライト粒界にＡＱＮの粗大凝集化
が起こり浸炭焼入時にオーステナイト化するとフェライ
ト粒内から生成したオーステナイトには何の抑制力も働
かない。従って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いった問題点がある。

本発明の目的とするところは上述のような問題点を特殊
な元素の添加を必要とせずか一つ通常の製造工程を大幅
に変えることなく解消する方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは研究の結果、ＡＱとＮとの量を規制すると
ともに、熱間圧延条件を規制し、併せて球状化焼鈍条件
を規制することにより上述のような従来技術の問題点を
解決することができることを知り本発明を完成した。

すなわち、本発明によればＡＱ、Ｎ量を所定範囲内に調
整することにより所要量のＡＱＮを生成させ、浸炭時の
オーステナイト結晶粒の粗大化を抑制し、Ａｒ３点以上
の高温仕上げおよび３５０〜６００　℃での巻取りを行
うとともに球状化焼鈍条件をＡｃ１点〜７５０℃の４時
間以内とし、この冷却の際、冷却速度を６８０℃までは
１０℃／ｈ以下とすることによりそれらの相乗効果を利
用してオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制し更には圧
延に先立つ加熱を比較的低温で行いオーステナイト結晶
粒の細粒化つまり圧延後のフェライト結晶粒の細粒化を
図り併せて板材の浸炭特性を著しく改善しようとするも
のである。

ここに本発明の要旨とするところは、 重量％で Ｃ：０．０５〜０．５０％、　　Ｓｒ：　０．４０％以
下、Ｍｎ：　０．２０〜１．２０％、　　ＡＱ：　０．
０２％以上、Ｎ：０．００５０〜０．０１６０％でかつ
（Ａｆ２　＋　２Ｎ）２０．０４０％、　（ＡＩ２＋５
Ｎ）≦０．１１％＼残部Ｆｅおよび不可避的不純物 からなる組成を有する鋼を１２００℃以上に加熱してか
らＡｒ３点以上の仕上げ温度、３５０〜６００゛Ｃの巻
取温度で熱間圧延し、次いで行う球状化焼鈍条件をＡｃ
＋点〜７５０　℃で４時間以内とし、さらにこのときの
冷却速度を６８０″Ｃまでは１０℃／ｈ以下とすること
を特徴とする特許 である。

本発明の別の態様によれば、必要により、焼入れ性をさ
らに改善するためにＣｒ：１．５％以下およびＭｏ：１
．０％以下の少なくとも一種を添加してもよい。

（作用） 本発明において鋼組成および、熱間圧延条件および球状
化焼鈍条件を上述のごとく限定した理由について詳述す
る。なお、本文にあって特にことわりがない限り「％」
は「重量％」である。

Ｃ：Ｃは浸炭焼入れ後の母材部にも所定の硬度を確保す
るために母材の組成として少なくとも０。

０５％以上含有させることが必要である．しかし０、５
０％超含有させるとむしろ焼入れ後の靭性を劣化させる
ので本発明ではＣ量は０．５０％を上限とする。

Ｓｉ：　Ｓｉは脱酸剤として添加するが、Ｓｌが０．４
０％超含有させるとＢ系介在物が多くなり母材の加工性
を劣化させるので０．４０％を上限とする。

Ｍｎ：　Ｍｎは焼入れ性を増し母材部の硬度を高くする
ため必要な元素であるがＭｎ含有量が多過ぎると靭性を
劣化させるので本発明では０．２０〜１．２０％の範囲
とする。

ＡＱ、Ｎ：本発明にあって、ＡＱとＮはＡＱＮを生成し
、浸炭時のオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制するが
、ＡＱ：０．０２％未満、Ｎ　：ｏ、ｏｏｓｏ％未満で
はオーステナイト結晶粒の粗大化を防ぐのに必要なＡＱ
Ｎ量が確保できない。

またＮを０．０１６０％を趙えて添加してもオーステナ
イト結晶粒粗大化抑制効果が飽和しかつ連続鋳造時のス
ラブ表面圧を招く等の問題があるため本発明ではＮ含有
量は０．０１６０％を上限とする。

さらに、ＡＱ、Ｎ含有量に関しては（Ａｌ＋２Ｎ）≧０
．０４０％とするが、こらば十分な量のＰ、Ｑ、Ｎを確
保することによってオーステナイトの粗大化を阻止する
ためである。しかし、　（Ａｌ＋５Ｎ）が０．１１％を
超えるとかえってオーステナイトの粗大化が促進される
結果となる。

その他、本発明が対象とする鋼には付随不純物が存在し
てもよ（、例えば、Ｓ、Ｐなどはそぞれ０．０１０％以
下、０．０２０％以下程変存在してもよい。

Ｃｒ、　Ｍｏ：　これらの元素は所望元素として、焼入
れ性を改善する元素として有効であるが、含有量が多過
ぎると焼入れ性が増し過ぎて靭性を劣化させるのでＣｒ
：１．５％、門ｏ：１．ｏ％をそれぞれ一ト限とする。

加熱温度：ＡＲＮを完全固溶させるためには工２００℃
以上で加熱しなくてはならない。すなわち、この段階で
ＡＱＮが完全に固溶していないと次工程の球状化焼鈍の
過程で先の未固ＩＡ（ｉＮを核として残りのＡＱＮが粗
大凝集化して、浸炭焼入時にオーステナイト化するとオ
ーステナイト結晶粒成長抑制効果が働かず容易にオース
テナイトは粗大化してしまうのである。ここで加熱上限
温度は特に定めないが浸炭焼入れ後の母材部の靭性を確
保する観点からは低い方が望ましい。

仕上温度：　Ａｒｘ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ので仕上温度はＡｒ３点
以上に規定する。

巻取温度：巻取温度が６００℃を超えると巻取り時にフ
ェライト粒界のみにＡＱＮ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い、すな
わち、６００℃以下の低温巻取りでは、熱間圧延ままの
状態のときＡＲＮは固溶しており次工程の球状化焼鈍時
にＡ１２Ｎがフェライト粒界および粒内に微細析出しオ
ーステナイト結晶粒の粗大化が抑制されるのである。

一方、巻取温度が３５０℃未満になるとベイナイト、マ
ルテンサイト等の変ｕ、ｔＩＩＩＩｓがみられ熱間圧延
鋼板の強度が高くなり過ぎたとき、球状化焼鈍を行って
も精密内抜き加工用素材として必要な軟質化が図れない
。

よって、本発明にあっては巻取温度を３５０〜６００℃
の範囲内に制限する。

球状化焼鈍条件：焼鈍温度がＡｃ１点未満であると球状
化に必要な時間が長くかかって作業効率が落ちてしまう
、後述するように焼鈍温度がＡｃ１点以上の場合冷却速
度を小さくする必要がとるため、７５０℃超では、同様
にして作業効率が、１ちてしまう。本発明ではＡｃ、−
７５０℃に限定する。

焼鈍後の冷却に際しては、冷却速度がＩＯ℃／ｈを超え
る場合、パーライト＆ｌｌ織が混入してしまうので好ま
しくない。この際６８０℃までと規定しているが６８０
℃より低くてもかまわない。少なくとも６８０　℃まで
の範囲ということである。

しかし、余り低い温度まで規定することは作業効率の面
から好ましくないため６８０　℃までとした。

球状化焼鈍温度がＡｑ点〜７５０　℃において処理時間
が４時間を超えるとフェライト粒界にＡＱＮの粗大凝集
化が進み浸炭処理時に〕ｔライト粒内から生成するオー
ステナイトには粒成長抑制効果が働かなくなり、従って
粒内より生成しオーステナイトは容易に粗大化してしま
う。

よって本発明にあっては球状化焼鈍条件をＡｃ。

点〜７５０℃で４時間以内とする。

実施例１ 本例はオーステナイト結晶粒の粗大化に及ぼす巻取温度
の影響をみる。

第１表 まず第１表に示す本発明において規定する範囲内の１ｊ
ｌ＆Ｉｌ成を有する鋼を１２２０℃に加熱し、８３０　
℃で仕上げ圧延を行い、次いで７３０℃Ｘ２ｈｒの球状
化焼鈍後、１０℃／ｈで６８０℃以下まで冷却した。

このようにして得た各供試鋼に浸炭焼入れを行ったとき
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。

図示結果より明らかなように６００　℃以下の巻取り時
にオーステナイト結晶粒の粗大化が大幅に抑制されてい
るのがわかる０本例における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８９０℃×８０分行い
、次いで油浴中で焼入れした。

なお、オーステナイトの粗大化率は粒度徹６以上の結晶
粒の面積率で示す。

実施例２ 第２表に示す組成の鋼を１２１０℃加熱、８３０℃仕上
げ５５０　℃巻取の圧延条件で圧延し、これを７４０”
（：Ｘ１ｈｒの球状化焼鈍してから１０℃ハで６８０℃
以下にまで冷却した後８９０　℃に昇熱し、その温度で
８０分保持した後のオーステナイト粒の粗大化率を同表
に示す。

なお、この８９０℃×８０分の加熱条件は浸炭処理条件
をシミュレートする条件である。

同表に示す結果より明らかなようにＭ２Ｏ，０２％、Ｎ
２２．００５０％、　（Ａｌ＋２Ｎ）２０．０４０％、
（Ａｌ＋５Ｎ）５０．１１％を満たす成分系のみオース
テナイトの粗大化が抑制されているのがわかる。

実施例３ 第１表に示す鯛（Ａｒｓ点７８０℃）を種々の圧延条件
で熱間圧延し、これを７４０℃Ｘ　２ｈｒの球状化焼鈍
をした後、６８０℃まで１０℃／ｈで冷却し、次いでガ
ス浸炭−油焼入れを行った。浸炭焼入条件は実施例１と
同じであった。その際各工程での条件および得られた鋼
板の特性を第３表にまとめて示す。

第３表 同表に示す結果より明らかなように本発明の規定する範
囲内の条件下ではオーステナイト結晶の粗大化が抑制さ
れている。試ｕＮＱ７．８では結晶の粗大化を効果的に
抑制されているが、焼鈍後の硬度が高く、冷間加工が困
難となる。

実施例４ 第２表のＡ鋼を１２００℃加熱、８２０　℃仕上、５０
０℃巻取の圧延条件で圧延しこれを種々の条件で球状化
焼鈍を行った。その際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 同表より明らかなように本発明の規定する範囲の条件以
外では球状化焼鈍として望ましい結果とはなっていない
。

実施例５ 第１表に示す組成の鋼を１２００℃加熱、８３０℃仕上
げ、５５０℃巻取の圧延条件で圧延し次いでこれを球状
化焼鈍（焼鈍温度７５０℃）してから１０℃／ｈで６８
０℃まで冷却し、その後、８９０℃で８０分加熱してガ
ス浸炭−油焼入を行った。このときのオーステナイト結
晶粒の粗大化状況を第２図にまとめて示す。

浸炭焼入条件は実施例１と同じであった。

図示結果より明らかなように焼鈍時間が４時間以内のと
きにオーステナイト結晶粒の粗大化が抑制されるのがわ
かる。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したように特段高価な合金元素を配
合することなく、従来の熱間圧延条件および球状化焼鈍
条件を規制するだけで、浸炭期間中のオーステナイト結
晶粒粗大化を効果的に抑制することにより浸炭特性を著
しく改善するという優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱間圧延コイルの巻取温度と球状化焼鈍後浸
炭焼入を行ったときのオーステナイト結晶粒粗大化率の
関係を示し、第２図は球状化焼鈍時間とオーステナイ ト結晶粒粗大化率との関係を 示すものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で Ｃ：０．０５〜０．５０％、 Ｓｉ：０．４０％以下、 Ｍｎ：０．２０〜１．２０％、 Ａｌ：０．０２％以上、 Ｎ：０．００５０〜０．０１６０％でかつ （Ａｌ＋２Ｎ）≧０．０４０％、（Ｍ＋５Ｎ）≦０．１
   １％、 残部Ｆｅおよび不可避的不純物 からなる組成を有する鋼を１２００℃以上に加熱してか
   らＡｒ＿３点以上の仕上げ温度、３５０〜６００℃の巻
   取温度で熱間圧延し、次いで行う球状化焼鈍条件をＡｃ
   ＿１点〜７５０℃で４時間以内とし、さらにこのときの
   冷却速度を６８０℃までは１０℃／ｈ以下とすることを
   特徴とする浸炭特性の優れた鋼板の製造法。
2. （２）焼入れ性をさらに改善するためにＣｒ：１．５％
   以下およびＭｏ：１．０％以下の少なくとも一種を添加
   してなる請求項１記載の浸炭特性の優れた鋼板の製造法
   。