JPH0254403B2 - - Google Patents
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- JPH0254403B2 JPH0254403B2 JP57228247A JP22824782A JPH0254403B2 JP H0254403 B2 JPH0254403 B2 JP H0254403B2 JP 57228247 A JP57228247 A JP 57228247A JP 22824782 A JP22824782 A JP 22824782A JP H0254403 B2 JPH0254403 B2 JP H0254403B2
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- steel
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
本発明はオーステナイト結晶粒粗大化温度の高
い鋼材の製造方法に関する。 例えば、ボルトやシヤフトに多く用いられる肌
焼鋼は、冷間加工を要する場合には、焼きなまし
処理により加工性を良好にして冷間加工された後
に浸炭処理されることが多いが、このような場
合、加工率によつては、浸炭時に非浸炭部のオー
ステナイト結晶粒が粗大化し、内部硬さを高め、
また、焼入れ歪や靭性の低下をもたらすことは既
によく知られている。例えば、後述するように、
第1表のB鋼の組成を有する材料を1150℃に加熱
した後、熱間圧延して得られる鋼は、これを焼き
なまし処理し、冷間加工した後に浸炭処理すると
き、第1図に示すように、加工率が約10%の位置
及び約40%以上の範囲のとき、オーステナイト結
晶粒が著しく粗大化する。 本発明者らは上記した問題を解決するために鋭
意研究した結果、鋼中におけるAlとNの含有量
をAl/N重量比と共に(Al+2N)、即ち、Al量
とN量の2倍量とで規定し、かかる鋼を熱間圧延
前に所定の温度に加熱して、圧延後のAlN量を
所定量以下に抑えることにより、オーステナイト
結晶粒粗大化温度の高い鋼材が得られ、従つて、
かかる鋼材は焼きなまし処理し、冷間加工し、こ
の後に浸炭処理してもオーステナイト結晶粒の粗
大化が抑えられて、細粒組織を保持し、かくし
て、肌焼鋼を製造するのに好適である方法を見出
して、本発明に至つたものである。 従つて、本発明は、一般的には、オーステナイ
ト結晶粒粗大化温度の高い鋼材の製造方法を提供
することを目的とし、特に上記のように焼きなま
し処理し、冷間加工し、この後に浸炭処理して
も、オーステナイト結晶粒が粗大化せず、細粒組
織を保持する肌焼鋼を得るのに好適な鋼材の製造
方法を提供することを目的とする。 本発明によるオーステナイト結晶粒粗大化温度
の高い鋼材の製造方法は、Al/N重量比が2.1〜
3.5であり、且つ(Al+2N)を0.045〜0.065重量
%の範囲で含有する鋼を、熱間圧延前に次式で規
定される温度T(℃) T≧3750(Al%+2N%)+950 (但し、元素%は当該元素の鋼中の重量%を意味
する。) に加熱し、この後に熱間圧延して、圧延後の
AlN含有量を40ppm以下としたことを特徴とす
る。 本発明の方法は、前記したように、焼きなまし
処理によりその冷間加工性を良好にし、この後に
冷間加工し、浸炭処理する肌焼鋼の製造に好適で
あり、かかる肌焼鋼は、C0.05〜0.35重量%、
Si0.4重量%以下及びMn0.5〜2重量%を含有し、
更に、Crを含有していてもよい。 Cは、浸炭処理後に鋼材を焼入れして、中心部
の強度を高くするために、少なくとも0.05重量%
含有させることが必要であるが、余りに多量に含
有させるときは、熱処理後の靭性を劣化させるの
で、上限は0.35重量%とする。 Siは脱酸剤として添加されるが、余りに多いと
きは冷間加工性を著しく阻害するので、上限を
0.4重量%とする。 Mnは焼入れ性を増し、熱処理後の強度を高く
するために必要な元素であるが、多すぎるときは
靭性を低下させるので、その含有量は0.5〜2.0重
量%の範囲とする。 また、Crは焼入れ性を改善する元素としてMn
と同様に有用であるが、含有量が多すぎると、焼
入れ強度を高くしすぎて靭性を悪くするので、そ
の含有量は0.7〜1.5重量%とする。 本発明の方法において、鋼はAlとNとをAl/
N重量比が2.1〜3.5であり、且つ、(Al+2N)を
0.045〜0.065重量%の範囲で含有することを要す
る。(Al+2N)量が上記範囲よりも少ないとき、
及びAl+N重量比が上記範囲からはずれている
ときは、熱間圧延前に所定の温度に加熱し、熱間
圧延しても、焼きなまし処理後に冷間加工し、更
にこの後に浸炭処理すると、この際にオーステナ
イト結晶粒の粗大化を防ぐに足る量のAlNが析
出せず、オーステナイト結晶粒が粗大化する。一
方、(Al+2N)量が上記範囲より多いときは、
圧延前の加熱によつて、鋼中にAl比を十分に溶
け込ますことができず、やはり浸炭時にオーステ
ナイトが粗大化する。更に、Al/N重量比が上
記範囲内にあつても、(Al+2N)量が0.065重量
%を越える場合、及び(Al+2N)量が上記範囲
内にあつても、Al/N重量比が2.1よりも小さい
場合は、圧延鋼材において表面疵が増大し、冷間
加工割れの原因となつて、冷間加工を困難にす
る。即ち、本発明においては、鋼材料は(Al+
2N)量及びAl/Nが共に所定の範囲にあること
を要する。 更に、本発明の方法においては、上記のような
鋼を熱間圧延した後の鋼中のAlNが40ppm以下
であることを要する。 このような熱間圧延後のAlNを40ppm以下に
するには、上記のように本発明に従つて所定量の
Al及びNを含有する鋼を、熱間圧延前にその
(Al+2N)量によつて次式で規定される温度T
(℃)以上に加熱することによつて達成される。 T≧3750(Al%+2N%)+950 (但し、元素%は当該元素の鋼中の重量%を意味
する。) 本発明者らの広範囲にわたる実験の結果、熱間
圧延後の鋼中のAlNの量は、熱間圧延前の鋼加
熱温度と明瞭な相関関係を有し、鋼中の(Al+
2N)量が増すにつれて、熱間圧延後の鋼中の
AlNの量を40ppm以下とする下限温度は高くな
り、この下限温度がほぼ上に示すような(Al+
2N)量の一次関数として規定されることが見出
されたのである。 本発明の方法によれば、以上のように、(Al+
2N)量とAl/N重量比を特定した鋼材を、熱間
圧延前に上記(Al+2N)量によつて前記式にて
規定される温度以上に加熱することにより、圧延
後のAlN含有量を40ppm以下とすることができ、
且つ、このように圧延後のAlN含有量を40ppm
以下とすることによつて、そのオーステナイト結
晶粒粗大化温度を高めることができる。このよう
にして得られる鋼材は、焼きなまし処理し、冷間
加工した後に、浸炭処理しても、オーステナイト
結晶粒の粗大化が抑えられ、かくして、細粒組織
を保持することができる肌焼鋼を得ることができ
る。 以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に具体
的に説明する。 実施例 1 第1表に示す化学成分組成を有する肌焼鋼を
1200℃の加熱炉中で加熱した後、直径15mmの線材
に圧延し、これを740℃の温度で焼きなまし処理
した後、50%の加工率で冷間加工し、次いで、平
均加熱速度1℃/分で950℃に昇温し、この温度
に3時間保持した後、オーステナイト粒の粗大化
率を測定した。尚、ここに、オーステナイト粒の
粗大化率は、粒度No.6より大きい結晶粒の割合で
ある。結果を第2図に示す。(Al+2N)量及び
Al/N重量比の少なくとも一方が本発明の範囲
外にあるとき、オーステナイト粗大化率が著しく
大きいことが明らかである。 次に、第1表に示す本発明鋼について、熱間圧
延前に第2表に示す各温度に加熱した後、直径15
mmの線材に圧延し、これを740℃の温度で焼きな
まし処理した後、10%又は50%の加工率で冷間加
工し、次いで、平均加熱速度1℃/分で950℃に
昇温し、この温度に3時間保持した後、オーステ
ナイト粒の粗大化率を測定した。結果を第2表に
示すように、本発明に従つて、鋼材を熱間圧延前
にその(Al+2N)量によつて前記式で規定され
る温度以上に加熱し、この後に熱間圧延して得ら
れる鋼は、いずれもAlNが40ppm以下であつて、
焼きなまし処理後に冷間加工し、更に高温熱処理
しても、組織は細粒組織を保つている。しかし、
熱間圧延前の温度が前記式で規定される温度以下
であるときは、いずれも
い鋼材の製造方法に関する。 例えば、ボルトやシヤフトに多く用いられる肌
焼鋼は、冷間加工を要する場合には、焼きなまし
処理により加工性を良好にして冷間加工された後
に浸炭処理されることが多いが、このような場
合、加工率によつては、浸炭時に非浸炭部のオー
ステナイト結晶粒が粗大化し、内部硬さを高め、
また、焼入れ歪や靭性の低下をもたらすことは既
によく知られている。例えば、後述するように、
第1表のB鋼の組成を有する材料を1150℃に加熱
した後、熱間圧延して得られる鋼は、これを焼き
なまし処理し、冷間加工した後に浸炭処理すると
き、第1図に示すように、加工率が約10%の位置
及び約40%以上の範囲のとき、オーステナイト結
晶粒が著しく粗大化する。 本発明者らは上記した問題を解決するために鋭
意研究した結果、鋼中におけるAlとNの含有量
をAl/N重量比と共に(Al+2N)、即ち、Al量
とN量の2倍量とで規定し、かかる鋼を熱間圧延
前に所定の温度に加熱して、圧延後のAlN量を
所定量以下に抑えることにより、オーステナイト
結晶粒粗大化温度の高い鋼材が得られ、従つて、
かかる鋼材は焼きなまし処理し、冷間加工し、こ
の後に浸炭処理してもオーステナイト結晶粒の粗
大化が抑えられて、細粒組織を保持し、かくし
て、肌焼鋼を製造するのに好適である方法を見出
して、本発明に至つたものである。 従つて、本発明は、一般的には、オーステナイ
ト結晶粒粗大化温度の高い鋼材の製造方法を提供
することを目的とし、特に上記のように焼きなま
し処理し、冷間加工し、この後に浸炭処理して
も、オーステナイト結晶粒が粗大化せず、細粒組
織を保持する肌焼鋼を得るのに好適な鋼材の製造
方法を提供することを目的とする。 本発明によるオーステナイト結晶粒粗大化温度
の高い鋼材の製造方法は、Al/N重量比が2.1〜
3.5であり、且つ(Al+2N)を0.045〜0.065重量
%の範囲で含有する鋼を、熱間圧延前に次式で規
定される温度T(℃) T≧3750(Al%+2N%)+950 (但し、元素%は当該元素の鋼中の重量%を意味
する。) に加熱し、この後に熱間圧延して、圧延後の
AlN含有量を40ppm以下としたことを特徴とす
る。 本発明の方法は、前記したように、焼きなまし
処理によりその冷間加工性を良好にし、この後に
冷間加工し、浸炭処理する肌焼鋼の製造に好適で
あり、かかる肌焼鋼は、C0.05〜0.35重量%、
Si0.4重量%以下及びMn0.5〜2重量%を含有し、
更に、Crを含有していてもよい。 Cは、浸炭処理後に鋼材を焼入れして、中心部
の強度を高くするために、少なくとも0.05重量%
含有させることが必要であるが、余りに多量に含
有させるときは、熱処理後の靭性を劣化させるの
で、上限は0.35重量%とする。 Siは脱酸剤として添加されるが、余りに多いと
きは冷間加工性を著しく阻害するので、上限を
0.4重量%とする。 Mnは焼入れ性を増し、熱処理後の強度を高く
するために必要な元素であるが、多すぎるときは
靭性を低下させるので、その含有量は0.5〜2.0重
量%の範囲とする。 また、Crは焼入れ性を改善する元素としてMn
と同様に有用であるが、含有量が多すぎると、焼
入れ強度を高くしすぎて靭性を悪くするので、そ
の含有量は0.7〜1.5重量%とする。 本発明の方法において、鋼はAlとNとをAl/
N重量比が2.1〜3.5であり、且つ、(Al+2N)を
0.045〜0.065重量%の範囲で含有することを要す
る。(Al+2N)量が上記範囲よりも少ないとき、
及びAl+N重量比が上記範囲からはずれている
ときは、熱間圧延前に所定の温度に加熱し、熱間
圧延しても、焼きなまし処理後に冷間加工し、更
にこの後に浸炭処理すると、この際にオーステナ
イト結晶粒の粗大化を防ぐに足る量のAlNが析
出せず、オーステナイト結晶粒が粗大化する。一
方、(Al+2N)量が上記範囲より多いときは、
圧延前の加熱によつて、鋼中にAl比を十分に溶
け込ますことができず、やはり浸炭時にオーステ
ナイトが粗大化する。更に、Al/N重量比が上
記範囲内にあつても、(Al+2N)量が0.065重量
%を越える場合、及び(Al+2N)量が上記範囲
内にあつても、Al/N重量比が2.1よりも小さい
場合は、圧延鋼材において表面疵が増大し、冷間
加工割れの原因となつて、冷間加工を困難にす
る。即ち、本発明においては、鋼材料は(Al+
2N)量及びAl/Nが共に所定の範囲にあること
を要する。 更に、本発明の方法においては、上記のような
鋼を熱間圧延した後の鋼中のAlNが40ppm以下
であることを要する。 このような熱間圧延後のAlNを40ppm以下に
するには、上記のように本発明に従つて所定量の
Al及びNを含有する鋼を、熱間圧延前にその
(Al+2N)量によつて次式で規定される温度T
(℃)以上に加熱することによつて達成される。 T≧3750(Al%+2N%)+950 (但し、元素%は当該元素の鋼中の重量%を意味
する。) 本発明者らの広範囲にわたる実験の結果、熱間
圧延後の鋼中のAlNの量は、熱間圧延前の鋼加
熱温度と明瞭な相関関係を有し、鋼中の(Al+
2N)量が増すにつれて、熱間圧延後の鋼中の
AlNの量を40ppm以下とする下限温度は高くな
り、この下限温度がほぼ上に示すような(Al+
2N)量の一次関数として規定されることが見出
されたのである。 本発明の方法によれば、以上のように、(Al+
2N)量とAl/N重量比を特定した鋼材を、熱間
圧延前に上記(Al+2N)量によつて前記式にて
規定される温度以上に加熱することにより、圧延
後のAlN含有量を40ppm以下とすることができ、
且つ、このように圧延後のAlN含有量を40ppm
以下とすることによつて、そのオーステナイト結
晶粒粗大化温度を高めることができる。このよう
にして得られる鋼材は、焼きなまし処理し、冷間
加工した後に、浸炭処理しても、オーステナイト
結晶粒の粗大化が抑えられ、かくして、細粒組織
を保持することができる肌焼鋼を得ることができ
る。 以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に具体
的に説明する。 実施例 1 第1表に示す化学成分組成を有する肌焼鋼を
1200℃の加熱炉中で加熱した後、直径15mmの線材
に圧延し、これを740℃の温度で焼きなまし処理
した後、50%の加工率で冷間加工し、次いで、平
均加熱速度1℃/分で950℃に昇温し、この温度
に3時間保持した後、オーステナイト粒の粗大化
率を測定した。尚、ここに、オーステナイト粒の
粗大化率は、粒度No.6より大きい結晶粒の割合で
ある。結果を第2図に示す。(Al+2N)量及び
Al/N重量比の少なくとも一方が本発明の範囲
外にあるとき、オーステナイト粗大化率が著しく
大きいことが明らかである。 次に、第1表に示す本発明鋼について、熱間圧
延前に第2表に示す各温度に加熱した後、直径15
mmの線材に圧延し、これを740℃の温度で焼きな
まし処理した後、10%又は50%の加工率で冷間加
工し、次いで、平均加熱速度1℃/分で950℃に
昇温し、この温度に3時間保持した後、オーステ
ナイト粒の粗大化率を測定した。結果を第2表に
示すように、本発明に従つて、鋼材を熱間圧延前
にその(Al+2N)量によつて前記式で規定され
る温度以上に加熱し、この後に熱間圧延して得ら
れる鋼は、いずれもAlNが40ppm以下であつて、
焼きなまし処理後に冷間加工し、更に高温熱処理
しても、組織は細粒組織を保つている。しかし、
熱間圧延前の温度が前記式で規定される温度以下
であるときは、いずれも
【表】
【表】
(注) *:本発明で規定する範囲外にあることを
示す。
**:圧延材の表面疵が発生し、冷間加工でき
ない。
示す。
**:圧延材の表面疵が発生し、冷間加工でき
ない。
【表】
圧延後のAlN含有量が40ppmを越えるので、浸
炭処理時にオーステナイト結晶粒の粗大化が著し
い。 第1図は、鋼Bを1150℃に加熱した後、熱間圧
延して得られた圧延後のAlNが56ppmである鋼
材について、焼きなまし処理後に種々の加工率で
冷間加工したときの顕微鏡組織を示す写真であ
る。同様に、第4図は鋼Cを1250℃に加熱した後
に熱間圧延し、圧延後のAlNが18ppmである鋼
材について、また、第5図は鋼Dを1100℃に加熱
した後に熱間圧延し、圧延後のAlNが59ppmで
ある鋼材について、更に、第6図は鋼Dを950℃
に加熱した後に熱間圧延し、圧延後のAlNが
143ppmである鋼材について、それぞれ焼きなま
し処理後、種々の加工率で冷間加工を行なつてか
ら、平均加熱速度1℃/分で950℃に昇温し、こ
の温度に3時間保持した後、水冷して得た鋼材の
顕微鏡写真である。 圧延後のAlN量が40ppm以下であるとき、オ
ーステナイト結晶粒の粗大化は観察されないが、
圧延後のAlN量が40ppm以上であるとき、加工
率10%及び40%以上の場合に粗大化が顕著である
ことが明らかである。
炭処理時にオーステナイト結晶粒の粗大化が著し
い。 第1図は、鋼Bを1150℃に加熱した後、熱間圧
延して得られた圧延後のAlNが56ppmである鋼
材について、焼きなまし処理後に種々の加工率で
冷間加工したときの顕微鏡組織を示す写真であ
る。同様に、第4図は鋼Cを1250℃に加熱した後
に熱間圧延し、圧延後のAlNが18ppmである鋼
材について、また、第5図は鋼Dを1100℃に加熱
した後に熱間圧延し、圧延後のAlNが59ppmで
ある鋼材について、更に、第6図は鋼Dを950℃
に加熱した後に熱間圧延し、圧延後のAlNが
143ppmである鋼材について、それぞれ焼きなま
し処理後、種々の加工率で冷間加工を行なつてか
ら、平均加熱速度1℃/分で950℃に昇温し、こ
の温度に3時間保持した後、水冷して得た鋼材の
顕微鏡写真である。 圧延後のAlN量が40ppm以下であるとき、オ
ーステナイト結晶粒の粗大化は観察されないが、
圧延後のAlN量が40ppm以上であるとき、加工
率10%及び40%以上の場合に粗大化が顕著である
ことが明らかである。
第1図は本発明の方法に従つて処理しない鋼材
について、種々の冷間加工率で加工したときの顕
微鏡組織を示す写真、第2図は本発明鋼及び比較
鋼において、(Al+2N)量及びAl/N重量比に
対する浸炭処理時のオーステナイト結晶粗大化率
の関係を示すグラフ、第3図は本発明鋼及び比較
鋼において、(Al+2N)量及び熱間圧延前の鋼
加熱温度に対する圧延後のAlN量の関係を示す
グラフ、第4図は本発明の方法に従つて処理した
鋼材について、種々の冷間加工率で加工したとき
の顕微鏡組織を示す写真、第5図及び第6図は、
第1図と同様に、本発明の方法に従つて処理しな
い鋼材について、種々の冷間加工率で加工したと
きの顕微鏡組織を示す写真である。
について、種々の冷間加工率で加工したときの顕
微鏡組織を示す写真、第2図は本発明鋼及び比較
鋼において、(Al+2N)量及びAl/N重量比に
対する浸炭処理時のオーステナイト結晶粗大化率
の関係を示すグラフ、第3図は本発明鋼及び比較
鋼において、(Al+2N)量及び熱間圧延前の鋼
加熱温度に対する圧延後のAlN量の関係を示す
グラフ、第4図は本発明の方法に従つて処理した
鋼材について、種々の冷間加工率で加工したとき
の顕微鏡組織を示す写真、第5図及び第6図は、
第1図と同様に、本発明の方法に従つて処理しな
い鋼材について、種々の冷間加工率で加工したと
きの顕微鏡組織を示す写真である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 重量%で C 0.05〜0.35%、 Si 0.4%以下、 Mn 0.5〜2%、 及びAl/N重量比が2.1〜3.5であり、且つ、
(Al+2N)を0.045〜0.065%含有し、残部鉄及び
不可避的不純物よりなる鋼を、熱間圧延前に次式
で規定される温度T(℃) T≧3750(Al%+2N%)+950 (但し、元素%は当該元素の鋼中の重量%を意味
する。) に加熱し、この後に熱間圧延して、圧延後の
AlN含有量を40ppm以下としたことを特徴とす
るオーステナイト結晶粒粗大化温度の高い鋼材の
製造方法。 2 重量%で C 0.05〜0.35%、 Si 0.4%以下、 Mn 0.5〜2%、 Cr 0.7〜1.5%、 及びAl/N重量比が2.1〜3.5であり、且つ、
(Al+2N)を0.045〜0.065%含有し、残部鉄及び
不可避的不純物よりなる鋼を、熱間圧延前に次式
で規定される温度T(℃) T≧3750(Al%+2N%)+950 (但し、元素%は当該元素の鋼中の重量%を意味
する。) に加熱し、この後に熱間圧延して、圧延後の
AlN含有量を40ppm以下としたことを特徴とす
るオーステナイト結晶粒粗大化温度の高い鋼材の
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22824782A JPS59123714A (ja) | 1982-12-30 | 1982-12-30 | オ−ステナイト結晶粒粗大化温度の高い鋼材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22824782A JPS59123714A (ja) | 1982-12-30 | 1982-12-30 | オ−ステナイト結晶粒粗大化温度の高い鋼材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59123714A JPS59123714A (ja) | 1984-07-17 |
JPH0254403B2 true JPH0254403B2 (ja) | 1990-11-21 |
Family
ID=16873464
Family Applications (1)
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JP22824782A Granted JPS59123714A (ja) | 1982-12-30 | 1982-12-30 | オ−ステナイト結晶粒粗大化温度の高い鋼材の製造方法 |
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JP (1) | JPS59123714A (ja) |
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Citations (1)
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JPS5675551A (en) * | 1979-11-22 | 1981-06-22 | Sanyo Tokushu Seikou Kk | Grain stabilized carburizing steel |
-
1982
- 1982-12-30 JP JP22824782A patent/JPS59123714A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5675551A (en) * | 1979-11-22 | 1981-06-22 | Sanyo Tokushu Seikou Kk | Grain stabilized carburizing steel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS59123714A (ja) | 1984-07-17 |
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