JPH0426716A - 棒鋼線材の短時間球状化焼鈍方法 - 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） 本発明は棒鋼線材の短時間球状化焼鈍方法にかかわり、
さらに詳しくは、自動車部品、建設機械部品等の製造に
際して、冷間鍛造の前に行う球状化焼鈍を短時間で行う
ことが出来る球状化焼鈍方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、自動車部品、建設機械部品等の大半は、冷間鍛造
工程によって製造されているが、冷間鍛造の前に冷間加
工性の向上を目的として、球状化焼鈍が行われている。

球状化焼鈍は通常１０数時間の長時間を要し、焼鈍処理
のコストは近年のエネルギ高騰とともにこれらの機械部
品の製造コストのなかで大きなウェイトを占めるように
なってきている。このため、製造コスト低減の観点から
、焼鈍時間短縮の指向は強い。

これに対して、特公昭６１−１５９３０号公報には、棒
鋼線材をストランド状において、Ａｃ＋＋３０℃−Ａ　
ｃ＋　＋　１５０℃の目標加熱温度まで平均加熱速度５
０℃／分以上で加熱し、５分以内保定し、Ａ□変能点ま
で１０分以内に冷却し、Ａ。

４０゛Ｃを平均冷却速度０．５〜５℃／分で冷却する球
状化処理方法が示されている。この方法では、強度は従
来の球状化焼鈍材とほぼ同等レベルであるが、球状化組
織は従来の球状化焼鈍材に比べて著しく劣っており、ま
た特殊な加熱装置が必要のため、実用化に至っていない
のが現状である。

（発明が解決しようとする課Ｂ） 本発明の目的は、短時間焼鈍で従来の長時間焼鈍材と同
等レベルの特性を保証し得る棒鋼線材の球状化焼鈍方法
を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段、作用） 本発明者らは、短時間焼鈍で従来の長時間焼鈍材と同等
レベルの特性を保証し得る棒鋼線材の短時間焼鈍を実現
するために、鋭意検討を行ない次の知見を得た。

（１）良好な球状化組織を得るためには、次の４点がポ
イントである。

■　焼鈍保定温度をＣｒ含有量に応じてＡｃ＋＋１０Ｘ
（Ｃｒ％）＋５℃−Ａｃ＋　＋　１０　Ｘ　（Ｃｒ％）
＋３５℃の温度範囲で制御すること。

■　焼鈍保定温度において、短時間保定すること（２０
分以内。保定時間を短縮するほど、■の徐冷速度を速く
出来る）。

■　焼鈍保定温度までの加熱に際して、ＡＣ＋５℃から
焼鈍保定温度の温度範囲を、除加熱すること（平均加熱
速度；２０℃／分以下）。

■　冷却時にＡ□〜Ａ、１−４０℃の温度範囲を徐冷す
ること（平均冷却速度；０．１”Ｃ７分以上、０．５℃
／分未満）。

（２）上記以外の区間、■ＡＣ，−５℃までの加熱、■
焼鈍保定温度からＡｒ１〜Ａｒ１１変態点までの冷却、
■Ａｒ＋−４０’ｃ未満の温度範囲の冷却は球状化組織
の良否とは無関係であるので、急速加熱、急速冷却が可
能である。

（３）棒鋼線材が粒度９番以上のフェライト・パーライ
ト組織を有する鋼材を用いることによりさらに良好な球
状化組織が得られる。

本発明は以上の新規なる知見に基づいてなされたもので
あって、その要旨とするところは、棒鋼線材を球状化焼
鈍するに際して、焼鈍保定温度（Ｔｈ）をＣｒ含有量に
応じてＴ、−Ａ。、＋１０ｘ（Ｃｒχ）＋５℃−Ａ　ｃ
　＋　＋１０　Ｘ　（Ｃｒχ）＋３５℃とし、Ａ）ＡＣ
＋　　５℃まで、平均加熱速度２５℃／分以上の加熱速
度で急速加熱する工程、 Ｂ）その後、該焼鈍保定温度まで、平均加熱速度２０℃
／分以下の加熱速度で加熱する工程、Ｃ）その後、該焼
鈍保定温度で２０分以内保持する工程、 Ｄ）その後、該焼鈍保定温度からＡｒ、変態点までを６
０分以内で冷却する工程、 Ｅ）その後、Ａ　ｒ１〜Ａｒ１〜Ａｒ１−４０℃の温度
範囲を平均冷却速度で０．１　’Ｃ／分収上、０．５℃
／分未満の冷却速度で冷却する工程、 Ｆ）その後、任意の冷却速度で冷却する工程、の各工程
を連続して行うことを特徴とする棒鋼線材の短時間球状
化焼鈍方法、またはさらに上記の棒鋼線材が粒度９番以
上のフェライト・パーライト組織を有する鋼材である棒
鋼線材の短時間球状化焼鈍方法にある。

以下に、本発明の詳細な説明する。

まず、焼鈍保定温度（Ｔｈ）をＣｒ含有量に応じてＴ　
ｈ　＝　Ａ　ｃ　＋＋　１０　Ｘ　（Ｃｒ％）＋５℃−
ＡｅＩ＋１０Ｘ（Ｃｒ％）＋３５℃としたのは、Ａ　ｃ
　＋＋　１０　Ｘ　（Ｃｒ％）＋５℃未満では、未溶解
セメンタイトが残り、球状化組織が劣化するためであり
、またＡｃ＋＋１０Ｘ　（Ｃｒ％）＋３５℃を超えると
逆にセメンタイトのほとんどが溶解し球状炭化物の核が
なくなるため、再生パーライトが生じて球状化組織が劣
化するためである。なお、本発明では鋼材のＣｒ含有を
必須とするものではなく、Ｃｒ無添加の場合は上式で（
Ｃｒ％）−〇として焼鈍保定温度を設定することができ
る。

次に、加熱過程において、ＡＣ，−５℃まで、平均加熱
速度２５℃／分以上の加熱速度で急速加熱するのは、Ａ
Ｃ，−５℃までの加熱速度は球状化組織の良否に無関係
なので加熱速度を増加させてよいためである。平均加熱
速度を２５’Ｃ／分以上としたのは、これ未満では焼鈍
時間短縮に対する効果が小さいためである。

その後、焼鈍保定温度まで、平均加熱速度２０’Ｃ／分
以下の加熱速度で加熱するのは、次の理由による。Ａｃ
ｌ変態域を徐加熱すると、球状炭化物の核となる未溶解
セメンタイトを数多く残すことができる。しかしながら
、平均加熱速度が２０℃／分を超えるとこの効果は小さ
い。そのため、平均加熱速度を２０℃／分以下とした。

また、焼鈍保定温度に昇温後２０分以内保持するのは、
保定時間が２０分を超えるとセメンタイトが過度に溶解
して、球状炭化物の核となる未溶解セメンタイトが少な
くなり、球状化組織が劣化するためである。なお保定時
間が短いほど、このあとの徐冷速度を速くできる。

そ′の後、焼鈍保定温度からＡ　、　１変態点までを６
０分以内で冷却するのは、この区間の冷却速度は球状化
組織の良否に無関係なので冷却速度を増加させてよく、
６０分を超える時間で冷却することは焼鈍時間短縮に対
する効果が小さいためである。

その後、Ａｒ＋−Ａｒ＋　　４０℃の温度範囲を平均冷
却速度でＯ，ｌ　’Ｃ／分収上、０．５℃／分未満の冷
却速度で冷却するのは次の理由による。球状セメンタイ
トはＡ　ｒ１〜Ａ、ｌ−４０℃の温度範囲で析出する。

したがって、徐冷開始温度がＡｒ１未満あるいは徐冷終
了温度がＡ、１−４０℃を超えると球状セメンタイトの
析出が妨げられ球状化組織が著しく劣化するため、徐冷
温度範囲をＡｒＩ〜Ａ、１−４０℃とした。次に、この
区間の冷却速度は０，５℃／分以上では再生パーライト
が発生し、球状化組織が劣化するため、０．５℃／分未
満とした。また、 徐冷速度は小さいほど良いが、０．１″Ｃ／分未満では
その効果は飽和し、いたずらに焼鈍時間を延長させるこ
とになるため下限を０．１　’Ｃ７分とした。

Ａ、ｌ−４０℃未満の温度範囲は、球状化組織の良否に
無関係なので任意の冷却速度で冷却することができる。

請求項２記載の発明は短時間焼鈍で、より一層球状化組
織の改善を目的としたものであり、棒鋼線材が粒度９番
以上のフェライト・パーライト組織を有する鋼材とする
のは以下の理由による。球状化焼鈍加熱時のオーステナ
イト粒径が微細なほど、球状セメンタイトの析出はより
高温で起こるため球状化組織はより良好となる。球状化
焼鈍加熱時のオーステナイト粒径を微細にするためには
、焼鈍加熱前のフェライト・パーライト組織が微細であ
ることが有効であり、焼鈍加熱前の組織が粒度９番未満
ではこの効果は小さい。以上の理由で、棒鋼線材が粒度
９番以上のフェライト・パーライト組織を有する鋼材と
した。なお、本発明では熱間圧延による棒鋼線材の製造
において、粒度９番以上のフェライト・パーライト組織
を有する棒鋼線材を実現すれば、いかなる圧延条件を用
いても良い。例えば９００℃以下の温度範囲で総滅面率
４０％以上の仕上げ圧延を行う方法が挙げられるが、本
発明では特に限定するものではない。

本発明で用いる鋼材組成としては本発明では特に限定せ
ず、冷間鍛造用銅等球状化焼鈍を必要とする材料であれ
ばいずれでもよい。

以下に、本発明の効果を実施例により、さらに具体的に
示す。

（実施例） 第１表に供試材の化学成分を示す。

これらはいずれも転炉溶製後連続鋳造で鋳造された。次
いで、１６２鵬角鋼片に分塊圧延後１３鴫丸線材に圧延
した。一部の鋼材については制御圧延を行った。

これらの鋼材を第２表に示す条件で球状化焼鈍を行った
。なお、徐冷区間未満の温度域は全て空冷した。第２表
に各鋼材のＡＣＩ変能点温度、Ａ。

変態点温度、球状化焼鈍材の材質特性を併せて示す。

球状化焼鈍材の評価は、硬さおよびＪＩＳ　　Ｇ３５３
９に規定される球状化度の２点について行い、焼鈍材の
材質達成目標は、通常の冷鍛鋼の規格相当である球状化
度がＮｏ、　２以下とした。

第２表から明らかなように、本発明例はいずれも球状化
度がＮＯ１２以下であり、２００分以内の短時間焼鈍で
も材質目標を達成していることがわかる。

一方、比較例２．７．２６は、ＡＣ＋　　５℃から焼鈍
保定温度までの平均加熱速度が本発明の範囲の上限値を
上回った場合であり、比較例３，８゜２７は、焼鈍保定
温度が本発明の範囲の下限値を下回った場合であり、比
較例４，９．２８は、焼鈍保定温度が本発明の範囲の上
限値を上回った場合であり、比較例１０，２０．２９は
焼鈍保定温度での保定時間が本発明の範囲の上限値を上
回った場合であり、比較例１１，２１．３０は徐冷開始
温度が本発明の規定を下回った場合であり、比較例１２
，２２．３１は徐冷終了温度が本発明の規定を上回った
場合であり、比較例１３．１Ｂ。

２３．３２はＡｒ＋〜Ａ、ｌ−４０℃の温度範囲の徐冷
速度が本発明の範囲の上限値を上回った場合であり、い
ずれも球状化度がＮｏ、　３以上であり、材質目標を達
成していない。

また、比較例１４は、ＡＣ＋　　５℃までの平均加熱速
度が本発明の範囲の下限値を下回った場合であり、比較
例３３は焼鈍保定温度からＡ□変能点までの冷却時間が
本発明の範囲の上限値を上回った場合であり、ともに球
状化度がＮｏ、　２以下で材質目標を達成しているもの
の、焼鈍時間が２００分を超えており、焼鈍時間短縮効
果は十分とは言えない。

（発明の効果） 以上述べたごとく、本発明によれば、短時間焼鈍で従来
の長時間焼鈍材と同等レベルの特性を保証し得る棒鋼線
材の球状化焼鈍が可能であり、従来１０数時間要した焼
鈍が２００分以下に短縮できて、大幅な製造コスト低減
が可能となり、産業上の効果は極めて顕著なるものがあ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）棒鋼線材を球状化焼鈍するに際して、焼鈍保定温
   度（Ｔ＿ｈ）をＣｒ含有量に応じてＴ＿ｈ＝Ａ＿ｃ＿１
   ＋１０×（Ｃｒ％）＋５℃〜Ａ＿ｃ＿１＋１０×（Ｃｒ
   ％）＋３５℃とし、 Ａ）Ａ＿ｃ＿１−５℃まで、平均加熱速度２５℃／分以
   上の加熱速度で急速加熱する工程、 Ｂ）その後、該焼鈍保定温度まで、平均加熱速度２０℃
   ／分以下の加熱速度で加熱する工程、Ｃ）その後、該焼
   鈍保定温度で２０分以内保持する工程、 Ｄ）その後、該焼鈍保定温度からＡ＿ｒ＿１変態点まで
   を６０分以内で冷却する工程、 Ｅ）その後、Ａ＿ｒ＿１〜Ａ＿ｒ＿１−４０℃の温度範
   囲を平均冷却速度で０．１℃／分以上、０．５℃／分未
   満の冷却速度で冷却する工程、 Ｆ）その後、任意の冷却速度で冷却する工程、の各工程
   を連続して行うことを特徴とする棒鋼線材の短時間球状
   化焼鈍方法。
2. （２）棒鋼線材が粒度９番以上のフェライト・パーライ
   ト組織を有する鋼材である請求項１記載の棒鋼線材の短
   時間球状化焼鈍方法。