JPH0426721A

JPH0426721A - 棒鋼線材の球状化焼鈍方法

Info

Publication number: JPH0426721A
Application number: JP13313190A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Ochi; 達朗越智; Toshimichi Mori; 俊道森
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-05-23
Filing date: 1990-05-23
Publication date: 1992-01-29

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６ｍ−１５９３０号公報には、棒
鋼線材をストランド状において、ＡＣ，＋３０°ｃ−Ａ
ｃ＋＋１５０℃の目標加熱温度まで平均加熱速度５０’
Ｃ／分以上で加熱し、５分以内保定し、Ａｒ１変能点ま
で１０分以内に冷却し、Ａｒ１３０℃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。この方法による線材の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。

る。

（発明が解決しようとする課題）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）本発明者らぽ、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。

■　第一保定温度をＣｒ含有量に応じてＡＣ＋＋ＩＯＸ
　（Ｃｒｙ）＋５℃”−ＡＣ＋　＋　１０　Ｘ　（Ｃｒ
ｙ）＋３５℃の温度範囲で制御すること。

■　第一保定温度において、短時間保定すること（２０
分以内。保定時間を短縮する程、■の第二保定の保持時
間を短く出来る）。

■　第一保定温度までの加熱に際して、Ａｃ１−５℃か
ら第一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）。

■　第二保定温度をＡｒ−５℃−Ａｒ−３０℃の温度範
囲で制御し、この温度域で２０〜１２０分保持すること。

（２）上記以外の区間、■ＡＣ＋　　５℃までの加熱、
■第一保定温度から第二保定温度までの冷却、■第二保
定温度で保持後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第二保定
の保持時間を短く出来る。

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、第一保定温度（Ｔｈ）をＣｒ含有量に
応じてＴｈ＝Ａｃ＋＋　１０　Ｘ（Ｃｒｙ）＋５℃−Ａ
　ｃ　＋　＋　１０　Ｘ　（Ｃｒχ）＋３５℃の範囲と
し、第二保定温度をＡｒ−５°ｃ−Ａ、＋−３０℃の範
囲とし、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、該第一保定温度まで、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、該第
一保定温度で２０分以内保持する工程、Ｄ）その後、該第一保定温度から該第二保定温度までを
２０分以内で冷却する工程、Ｅ）その後、該第二保定温度において２０〜１２０分保
持する工程、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、第一保定温度（Ｔ６）をＣｒ含有量に応じてＴ　
ｈ　＝　Ａ　ｃ＋　＋１０　Ｘ　（Ｃｒｙ）＋５℃−Ａ
ＣＩ十１０　Ｘ　（Ｃｒｙ）＋３５℃としたのは、ＡＣ
，＋１０Ｘ　（Ｃｒｙ）＋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
Ａ（１＋　１０　Ｘ　（Ｃｒｙ）＋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、本発明法では鋼材の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（
Ｃｒｙ）＝０として第一保定温度を設定することができ
る。

また、第二保定温度を、Ａｒ＋　　５°ｃ−Ａｒ。

３０’Ｃの範囲とするのは次の理由による。等温変態に
おいて、球状セメンタイトはＡｒｌ〜Ａｒ＋４０℃の温
度範囲で析出する。ただし、第二保定温度がＡｒ−５℃
を超えると球状セメンタイトの析出に長時間を要するの
で、第二保定温度の上限をＡ、＝５℃とした。一方、第
二保定温度がＡ　、　１３０℃未満であると球状セメン
タイト組織が過度に微細となり強度が増加するため、第
二保定温度の下限をＡｒ−３０℃とした。

次に、加熱過程において、Ａ−＋　　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、
ＡＣ＋　　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℃／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、第一保定温度まで、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
Ｉ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、第一保定温度に昇温後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熔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、第二保定での保定時間を短く出来る。

その後、第一保定温度から第二保定温度までを２０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、２０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。

なお、第二保定温度で保定する方法として、ソルト槽の
使用が望ましい。これは第一保定温度から第二保定温度
までの冷却が短時間で可能であり、焼鈍時間短縮の効果
が大きいためである。

その後、第二保定温度において２０〜１２０分保持する
のは、保持時間が２０分未満では、球状セメンタイトの
析出が不十分であり、再生パーライトが発生して球状化
組織が劣化するためであり、一方法状セメンタイトの析
出は１２０分以内で十分に完了するため、保持時間が１
２０分を超えた場合いたずらに焼鈍時間を延長させるこ
とになるため、上限を１２０分とした。

Ａ、ｌ−３０℃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記載の発明は球状化焼鈍の一層の短時間化を目
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短時間で終了
し、第二保定温度における保持時間の短縮が可能である
。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
条件を用いてもよい。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。

また、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良い。

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。１
６２ｍｍ角鋼片に分塊圧延後１３胴丸線材に圧延した。

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、第二保定温度で保持後は、全て空冷した。第２
表に各鋼材のＡ　ｃ１変態点温度、Ａ１．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Ｎｏ、　２以下であり、１５０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７，１７．２８は、ＡＣ＋　　５℃から第
一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８，１８゜２９は、第一
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９，１９．３０は、第一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１０，２１．
３１は第一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２，１１，２２．３２
は第二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３，１２，２３．３３は第二保定温度が
本発明の範囲の下限値を下回った場合であり、比較例４
，１３．３４は第二保定温度での保定時間が本発明の範
囲の下限値を下回った場合であり、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
２７は第一保定温度から第二保定温度までの冷却時間が
本発明の範囲の上限値を上回った場合であり、比較例２
４は第二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、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１５０
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ＩＯ数時間要した焼
鈍が１５０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

【特許請求の範囲】

（１）棒鋼線材を球状化焼鈍するに際して、第一保定温
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℃の範囲とし、第二保定温度をＡ＿ｒ＿１−
５℃〜Ａ＿ｒ＿１−３０℃の範囲とし、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、該第一保定温度まで、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、該第
一保定温度で２０分以内保持する工程、Ｄ）その後、該第一保定温度から該第二保定温度までを
２０分以内で冷却する工程、Ｅ）その後、該第二保定温度において２０〜１２０分保
持する工程、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球状化焼鈍
方法。
（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記載の棒鋼線材の球
状化焼鈍方法。