JPH05255808A - 表層炭化焼入れ処理性の優れた複層鋼板 - Google Patents
表層炭化焼入れ処理性の優れた複層鋼板Info
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- JPH05255808A JPH05255808A JP5228592A JP5228592A JPH05255808A JP H05255808 A JPH05255808 A JP H05255808A JP 5228592 A JP5228592 A JP 5228592A JP 5228592 A JP5228592 A JP 5228592A JP H05255808 A JPH05255808 A JP H05255808A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の浸炭焼入れに替わる表面炭化−焼入れ
用鋼の提供。 【構成】 内層、表層との間にＭｎを主とする成分差を
設け、その際、内層、表層の炭素濃度はクラッド比との
ある次式の関係を満たす。０．６≦（表層炭素濃度％＋
内層炭素濃度％×クラッド比）≦１．０、ただし、クラ
ッド比＝内層厚÷表層厚 【効果】 従来の浸炭熱処理のような高温でかつ複雑な
処理が不要で、かつ一次焼入れ処理の省略も可能とな
る。
用鋼の提供。 【構成】 内層、表層との間にＭｎを主とする成分差を
設け、その際、内層、表層の炭素濃度はクラッド比との
ある次式の関係を満たす。０．６≦（表層炭素濃度％＋
内層炭素濃度％×クラッド比）≦１．０、ただし、クラ
ッド比＝内層厚÷表層厚 【効果】 従来の浸炭熱処理のような高温でかつ複雑な
処理が不要で、かつ一次焼入れ処理の省略も可能とな
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、浸炭焼入れ用の鋼板の
代替に係わり、従来の浸炭焼入れ処理、特に浸炭処理の
大幅な軽減を可能とする鋼板を提供する。
代替に係わり、従来の浸炭焼入れ処理、特に浸炭処理の
大幅な軽減を可能とする鋼板を提供する。
【０００２】
【従来の技術】表層の耐摩耗性の向上のため浸炭焼入れ
が行われる。そしてこの浸炭焼入れに適した鋼が肌焼鋼
で、表層の硬度および心部の要求特性により種々の鋼
が、規格化されている。例えば、「鋼の熱処理」基礎と
作業標準（日本鉄鋼協会編）、１９５７年（丸善）のペ
ージ３４２以降に記載されている。同書、ページ８１以
降には浸炭焼入れ処理の詳細が記載されている。すなわ
ち、浸炭剤中で加熱処理したのち主として心部の組織の
調整のため一次焼入れされ、続いて浸炭層の硬化のため
の二次焼き入れが行われる。浸炭には固体浸炭、液体浸
炭あるいは窒化を同時に行う浸炭窒化等があるが、おお
むね８００〜９００℃の高温で長時間をかけて行う。浸
炭剤の用意、あるいはガス浸炭では、配管系の用意、雰
囲気調整、等多くの準備を必要とし、また、作業も高温
長時間を有する。さらに、過共析域まで浸炭した過剰浸
炭ではしばしば異常組織を呈する。また、心部組織の調
整に一次焼入れを行う必要があり、その場合でも心部組
織の調整が不十分なことがよく見られる。
が行われる。そしてこの浸炭焼入れに適した鋼が肌焼鋼
で、表層の硬度および心部の要求特性により種々の鋼
が、規格化されている。例えば、「鋼の熱処理」基礎と
作業標準（日本鉄鋼協会編）、１９５７年（丸善）のペ
ージ３４２以降に記載されている。同書、ページ８１以
降には浸炭焼入れ処理の詳細が記載されている。すなわ
ち、浸炭剤中で加熱処理したのち主として心部の組織の
調整のため一次焼入れされ、続いて浸炭層の硬化のため
の二次焼き入れが行われる。浸炭には固体浸炭、液体浸
炭あるいは窒化を同時に行う浸炭窒化等があるが、おお
むね８００〜９００℃の高温で長時間をかけて行う。浸
炭剤の用意、あるいはガス浸炭では、配管系の用意、雰
囲気調整、等多くの準備を必要とし、また、作業も高温
長時間を有する。さらに、過共析域まで浸炭した過剰浸
炭ではしばしば異常組織を呈する。また、心部組織の調
整に一次焼入れを行う必要があり、その場合でも心部組
織の調整が不十分なことがよく見られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来の浸炭焼入れ鋼が抱える問題点、すなわち浸炭の
ための各種の設備や準備、高温長時間作業、一次焼入れ
操作の必要性あるいはそれにも係わらず心部組織の不完
全さ等の問題点を、全く異なる発想で克服しようとする
ものである。
な従来の浸炭焼入れ鋼が抱える問題点、すなわち浸炭の
ための各種の設備や準備、高温長時間作業、一次焼入れ
操作の必要性あるいはそれにも係わらず心部組織の不完
全さ等の問題点を、全く異なる発想で克服しようとする
ものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子とするとこ
ろは、内層が、Ｃ≦０．２％、Ｍｎ≦１．５％を基本構
成成分とする鋼で、表層が、Ｃ≦０．２％、Ｍｎ：１．
０〜３．０％以下を基本構成成分とする鋼で、かつＣ濃
度が内層より表層が高く、表層Ｍｎ濃度≧（内層Ｍｎ濃
度＋０．５％）を満たし、さらに内層Ｃ濃度、Ｃ内
（％）と表層Ｃ濃度、Ｃ表（％）とが次式の関係を満た
すことを特徴とする表層炭化焼入れ処理性の優れた複層
鋼板 ０．６≦（Ｃ表＋Ｃ内×クラッド比）≦１．０ ただし、クラッド比＝内層厚÷表層厚 ここで表層厚は、表裏のある場合は表裏合計厚 すなわち、複層鋼板とすることで内表層の化学ポテンシ
ャルを変化させ、内層フェライト相、表層オーステナイ
ト相状態の温度域を得て、この温度域で保持することで
内層炭素の表層への拡散が生じさせることを原理として
いる。
ろは、内層が、Ｃ≦０．２％、Ｍｎ≦１．５％を基本構
成成分とする鋼で、表層が、Ｃ≦０．２％、Ｍｎ：１．
０〜３．０％以下を基本構成成分とする鋼で、かつＣ濃
度が内層より表層が高く、表層Ｍｎ濃度≧（内層Ｍｎ濃
度＋０．５％）を満たし、さらに内層Ｃ濃度、Ｃ内
（％）と表層Ｃ濃度、Ｃ表（％）とが次式の関係を満た
すことを特徴とする表層炭化焼入れ処理性の優れた複層
鋼板 ０．６≦（Ｃ表＋Ｃ内×クラッド比）≦１．０ ただし、クラッド比＝内層厚÷表層厚 ここで表層厚は、表裏のある場合は表裏合計厚 すなわち、複層鋼板とすることで内表層の化学ポテンシ
ャルを変化させ、内層フェライト相、表層オーステナイ
ト相状態の温度域を得て、この温度域で保持することで
内層炭素の表層への拡散が生じさせることを原理として
いる。
【０００５】
【作用】Ｃは表層、内層とも０．２％以下とする。これ
は、ユーザーで浸炭焼入れされる前に加工されることが
しばしばあるがこの加工性がＣ＞０．２％では大幅に劣
化すること、および鋼板製造時に焼きが入りやすくこれ
を防ぐのに種々の条件が必要となることによる。また、
表層炭素濃度を内層炭素濃度より高める理由は、Ｍｎ濃
度差でつけようとしている内表層の化学ポテンシャル差
が、炭素のためそうならない恐れがあるためである。つ
ぎに、Ｍｎは内層≦１．５％、表層：１．０〜３．０％
でかつ、表層Ｍｎ濃度≧（内層Ｍｎ濃度＋０．５％）で
なければならない。炭素濃度とＭｎのこの関係が内表層
の化学ポテンシャル差を生む。内層Ｍｎ濃度は１．５％
超では内層の組織が浸炭焼入れ処理後脆くなる。しかし
内層がある程度細粒とするにはＭｎは１．０％以上とす
ることが好ましい。表層は最終の焼入れ処理時に十分な
焼入れが行われるためには１．０％以上とする必要があ
る。しかし、３％を越えると製品が脆くなり問題とな
る。Ｍｎは、標記化学ポテンシャル差をつけるために表
層は内層より０．５％は高くする必要がある。これより
小さい値では、表層オーステナイト、内層フェライト相
の状態になる温度域が狭く、実用上フェライトからオー
ステナイトへの炭素拡散が得られない。
は、ユーザーで浸炭焼入れされる前に加工されることが
しばしばあるがこの加工性がＣ＞０．２％では大幅に劣
化すること、および鋼板製造時に焼きが入りやすくこれ
を防ぐのに種々の条件が必要となることによる。また、
表層炭素濃度を内層炭素濃度より高める理由は、Ｍｎ濃
度差でつけようとしている内表層の化学ポテンシャル差
が、炭素のためそうならない恐れがあるためである。つ
ぎに、Ｍｎは内層≦１．５％、表層：１．０〜３．０％
でかつ、表層Ｍｎ濃度≧（内層Ｍｎ濃度＋０．５％）で
なければならない。炭素濃度とＭｎのこの関係が内表層
の化学ポテンシャル差を生む。内層Ｍｎ濃度は１．５％
超では内層の組織が浸炭焼入れ処理後脆くなる。しかし
内層がある程度細粒とするにはＭｎは１．０％以上とす
ることが好ましい。表層は最終の焼入れ処理時に十分な
焼入れが行われるためには１．０％以上とする必要があ
る。しかし、３％を越えると製品が脆くなり問題とな
る。Ｍｎは、標記化学ポテンシャル差をつけるために表
層は内層より０．５％は高くする必要がある。これより
小さい値では、表層オーステナイト、内層フェライト相
の状態になる温度域が狭く、実用上フェライトからオー
ステナイトへの炭素拡散が得られない。
【０００６】本発明にあって、さらに重要な要件は、つ
ぎの条件である。すなわち、 ０．６≦（Ｃ表＋Ｃ内×クラッド比）≦１．０ ここで、０．６および１．０は、濃化後の期待される表
層炭素濃度であり、この値が０．６％未満では、表層の
硬化が不十分で、逆に１．０％超では過剰炭素濃度とな
る。この範囲内での適当な値を表層炭素濃度として選ぶ
ことができる。そしてその値は、内表層炭素濃度とクラ
ッド比で、（Ｃ表＋Ｃ内×クラッド比）の関係で与える
ことができる。硬化層厚みを所望の値にする場合は、ま
ず、クラッド比が決定され、続いてＣ表、Ｃ内を適宜き
めればよい。逆に加工性等の必要性からＣ表およびＣ内
を最初に決めるときはこれからクラッド比を決定すれば
よい。
ぎの条件である。すなわち、 ０．６≦（Ｃ表＋Ｃ内×クラッド比）≦１．０ ここで、０．６および１．０は、濃化後の期待される表
層炭素濃度であり、この値が０．６％未満では、表層の
硬化が不十分で、逆に１．０％超では過剰炭素濃度とな
る。この範囲内での適当な値を表層炭素濃度として選ぶ
ことができる。そしてその値は、内表層炭素濃度とクラ
ッド比で、（Ｃ表＋Ｃ内×クラッド比）の関係で与える
ことができる。硬化層厚みを所望の値にする場合は、ま
ず、クラッド比が決定され、続いてＣ表、Ｃ内を適宜き
めればよい。逆に加工性等の必要性からＣ表およびＣ内
を最初に決めるときはこれからクラッド比を決定すれば
よい。
【０００７】本発明は以上のような成分を主要構成とす
る。しかし、脱酸が不十分であると酸化物介在物が増
し、そのまわりに異常組織が生じやすくなるのでキルド
鋼が望ましい。その場合は通常アルミキルド鋼となり、
酸可溶Ａｌが０．００５〜０．１％含有される。また、
内表層のより一層の強靱化のため、Ｓｉ≦０．５％、Ｃ
ｒ≦１．０％、Ｎｉ≦２．０％、Ｍｏ≦０．７％を単独
あるいは複合して用いることはできる。その場合、トー
タルとして内表層の化学ポテンシャルの差の維持が確保
される条件内とする必要がある。
る。しかし、脱酸が不十分であると酸化物介在物が増
し、そのまわりに異常組織が生じやすくなるのでキルド
鋼が望ましい。その場合は通常アルミキルド鋼となり、
酸可溶Ａｌが０．００５〜０．１％含有される。また、
内表層のより一層の強靱化のため、Ｓｉ≦０．５％、Ｃ
ｒ≦１．０％、Ｎｉ≦２．０％、Ｍｏ≦０．７％を単独
あるいは複合して用いることはできる。その場合、トー
タルとして内表層の化学ポテンシャルの差の維持が確保
される条件内とする必要がある。
【０００８】本発明は、通常転炉で溶製されてスラブと
される。その際、鋳込みクラッド法によりそのスラブが
製造される。鋳込みクラッドの製造方法は種々あるが特
に限定するところではない。一例をあげると、特公昭４
４−２７３６１号公報に開示されている２本ＩＮ法（Ｉ
Ｎ：イマージョンノズル）がある。この方法によるとき
は、タンディッシュ内を２室に区切り、それぞれの室か
ら各１本、合計２本の浸漬ノズルを鋳型内に挿入し鋳造
する。タンディッシュ内の各室には、別々に溶製した異
なる成分の溶鋼を取鍋からそれぞれ注入する。その他、
鋳型内を、クラッド鋼板の内層部、表層部に対応する区
域に仕切って、内層部にワイヤで合金元素を添加する方
法、あるいは鋳型を２段に配置し、上部鋳型で内層部を
鋳込んだ後、下部鋳型で表層部を鋳込む方法等によって
製造することができる。
される。その際、鋳込みクラッド法によりそのスラブが
製造される。鋳込みクラッドの製造方法は種々あるが特
に限定するところではない。一例をあげると、特公昭４
４−２７３６１号公報に開示されている２本ＩＮ法（Ｉ
Ｎ：イマージョンノズル）がある。この方法によるとき
は、タンディッシュ内を２室に区切り、それぞれの室か
ら各１本、合計２本の浸漬ノズルを鋳型内に挿入し鋳造
する。タンディッシュ内の各室には、別々に溶製した異
なる成分の溶鋼を取鍋からそれぞれ注入する。その他、
鋳型内を、クラッド鋼板の内層部、表層部に対応する区
域に仕切って、内層部にワイヤで合金元素を添加する方
法、あるいは鋳型を２段に配置し、上部鋳型で内層部を
鋳込んだ後、下部鋳型で表層部を鋳込む方法等によって
製造することができる。
【０００９】スラブはその後熱延される。熱延は厚板圧
延、ホットストリップ圧延のいずれかは問わない。後者
の場合、巻取温度に注意を要する。すなわち、７００℃
超の高温で巻取るとこの段階で炭素の表層への拡散が生
じ、表層炭化鋼としての役をなさない。したがって、こ
の場合、巻取温度は７００℃以下とすべきである。さら
に板厚の薄い用途に対してはホットストリップはその後
冷延され焼鈍されて、冷延鋼板として出荷される。この
焼鈍は箱焼鈍は不可である。７００〜９００℃で連続焼
鈍を行う。
延、ホットストリップ圧延のいずれかは問わない。後者
の場合、巻取温度に注意を要する。すなわち、７００℃
超の高温で巻取るとこの段階で炭素の表層への拡散が生
じ、表層炭化鋼としての役をなさない。したがって、こ
の場合、巻取温度は７００℃以下とすべきである。さら
に板厚の薄い用途に対してはホットストリップはその後
冷延され焼鈍されて、冷延鋼板として出荷される。この
焼鈍は箱焼鈍は不可である。７００〜９００℃で連続焼
鈍を行う。
【００１０】以上のようにして製品とされた本鋼は、複
雑な成形加工や溶接にも耐え目的の構造物に加工され
る。そして表層硬度を高めるための処理がなされる。そ
の処理は、６５０〜７５０℃の範囲内で成分に応じ、表
層オーステナイト相、内層フェライト相の状態で行われ
る。通常この温度で１０時間程度の保持で十分表層炭素
濃度は確保される。この温度域は成分により変化するの
であらかじめ変態膨張計にて測定しておくことが好まし
い。本発明鋼では、心部組織調整のための一次焼入れを
省略することが可能である。そもそも表面炭化処理が、
浸炭処理と異なり本発明鋼の場合低温処理でよいので心
部組織の粗大化は起こりにくい。さらに、心部組織の強
靱化を図るには内層の成分調整を行えばよい。二次焼入
れは通常と同じである。オーステナイト化したのち油冷
あるいは水冷その他の冷却を行う。
雑な成形加工や溶接にも耐え目的の構造物に加工され
る。そして表層硬度を高めるための処理がなされる。そ
の処理は、６５０〜７５０℃の範囲内で成分に応じ、表
層オーステナイト相、内層フェライト相の状態で行われ
る。通常この温度で１０時間程度の保持で十分表層炭素
濃度は確保される。この温度域は成分により変化するの
であらかじめ変態膨張計にて測定しておくことが好まし
い。本発明鋼では、心部組織調整のための一次焼入れを
省略することが可能である。そもそも表面炭化処理が、
浸炭処理と異なり本発明鋼の場合低温処理でよいので心
部組織の粗大化は起こりにくい。さらに、心部組織の強
靱化を図るには内層の成分調整を行えばよい。二次焼入
れは通常と同じである。オーステナイト化したのち油冷
あるいは水冷その他の冷却を行う。
【００１１】
【実施例】つぎに実施例を示す。２本ＩＮ法にて、内層
成分が、Ｃ：０．１１％、Ｍｎ：０．５７％、酸可溶Ａ
ｌ：０．０２７％、表層成分が、Ｃ：０．１４％、Ｍ
ｎ：１．６５％、Ｓｉ：０．２％、酸可溶Ａｌ：０．０
２１％の鋼を、クラッド比：５．４の条件で溶製し、ス
ラブとした後、加熱温度：１１００℃、仕上終了温度：
８７５℃、巻取温度：５９０℃の条件でホットストリッ
プ圧延を行い、板厚４．０ｍｍの熱延鋼板とした。この
鋼板を、１００ｍｍの円筒平底ポンチによる絞り比２．
０の深絞り成形を行い、円筒状の成形物とした。その
後、表面酸化を防止する意味でＮ2 ガス中で７００℃、
１２ｈの加熱を行い炉冷し、３００℃になって炉から取
り出した。続いて、やはりＮ2 雰囲気中で８２０℃、１
０ｍｉｎの加熱を行い油冷を行った（一次焼入れ省
略）。そしてこの製品の円筒壁部の表層部および内層部
の炭素濃度分析結果は、それぞれ、０．７１％および
０．００４％であった。つぎに表層からの硬度分布を図
１に示す。表層部は、十分硬化しており、本発明鋼を用
いた本処理により、従来の浸炭焼入れ材同等の表面硬化
が得られている。
成分が、Ｃ：０．１１％、Ｍｎ：０．５７％、酸可溶Ａ
ｌ：０．０２７％、表層成分が、Ｃ：０．１４％、Ｍ
ｎ：１．６５％、Ｓｉ：０．２％、酸可溶Ａｌ：０．０
２１％の鋼を、クラッド比：５．４の条件で溶製し、ス
ラブとした後、加熱温度：１１００℃、仕上終了温度：
８７５℃、巻取温度：５９０℃の条件でホットストリッ
プ圧延を行い、板厚４．０ｍｍの熱延鋼板とした。この
鋼板を、１００ｍｍの円筒平底ポンチによる絞り比２．
０の深絞り成形を行い、円筒状の成形物とした。その
後、表面酸化を防止する意味でＮ2 ガス中で７００℃、
１２ｈの加熱を行い炉冷し、３００℃になって炉から取
り出した。続いて、やはりＮ2 雰囲気中で８２０℃、１
０ｍｉｎの加熱を行い油冷を行った（一次焼入れ省
略）。そしてこの製品の円筒壁部の表層部および内層部
の炭素濃度分析結果は、それぞれ、０．７１％および
０．００４％であった。つぎに表層からの硬度分布を図
１に示す。表層部は、十分硬化しており、本発明鋼を用
いた本処理により、従来の浸炭焼入れ材同等の表面硬化
が得られている。
【００１２】
【発明の効果】従来の浸炭焼入れのような高温浸炭処理
が不用で、またガス浸炭のように毒性のガスを用いるこ
ともなく簡単な処理で表面炭化が実現できる。また、そ
の結果内部の組織も粗大化が防止できるため、一次焼入
れも簡省略できる。このように従来の浸炭焼入れ処理
が、大幅に簡略化できることが可能になったため、単に
二次加工作業のコストダウンにとどまらず、省人化、あ
るいは熟練者に頼る必要性がないなど、今後の社会の動
向に適合した鋼製品となる。
が不用で、またガス浸炭のように毒性のガスを用いるこ
ともなく簡単な処理で表面炭化が実現できる。また、そ
の結果内部の組織も粗大化が防止できるため、一次焼入
れも簡省略できる。このように従来の浸炭焼入れ処理
が、大幅に簡略化できることが可能になったため、単に
二次加工作業のコストダウンにとどまらず、省人化、あ
るいは熟練者に頼る必要性がないなど、今後の社会の動
向に適合した鋼製品となる。
【図１】本発明実施例における成形品のビッカース硬度
の板厚方向の分布を示す。
の板厚方向の分布を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】 内層が、Ｃ≦０．２％、Ｍｎ≦１．５％
を基本構成成分（質量割合、以下化学成分については同
様）とする鋼で、表層が、Ｃ≦０．２％、Ｍｎ：１．０
〜３．０％以下を基本構成成分とする鋼で、かつＣ濃度
が内層より表層が低く、表層Ｍｎ濃度≦（内層Ｍｎ濃度
＋０．５％）を満たし、さらに内層Ｃ濃度、Ｃ内（％）
と表層Ｃ濃度、Ｃ表（％）とが次式の関係を満たすこと
を特徴とする表層炭化焼入れ処理性の優れた複層鋼板 ０．６≦（Ｃ表＋Ｃ内×クラッド比）≦１．０ ただし、クラッド比＝内層厚÷表層厚 ここで表層厚は、表裏のある場合は表裏合計厚
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5228592A JPH05255808A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 表層炭化焼入れ処理性の優れた複層鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5228592A JPH05255808A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 表層炭化焼入れ処理性の優れた複層鋼板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05255808A true JPH05255808A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=12910530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5228592A Withdrawn JPH05255808A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 表層炭化焼入れ処理性の優れた複層鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05255808A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3584340A4 (en) * | 2017-02-20 | 2020-11-04 | Nippon Steel Corporation | SHEET STEEL AND ITS MANUFACTURING PROCESS |
-
1992
- 1992-03-11 JP JP5228592A patent/JPH05255808A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3584340A4 (en) * | 2017-02-20 | 2020-11-04 | Nippon Steel Corporation | SHEET STEEL AND ITS MANUFACTURING PROCESS |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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