JPH0576525B2 - - Google Patents

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JPH0576525B2
JPH0576525B2 JP58008585A JP858583A JPH0576525B2 JP H0576525 B2 JPH0576525 B2 JP H0576525B2 JP 58008585 A JP58008585 A JP 58008585A JP 858583 A JP858583 A JP 858583A JP H0576525 B2 JPH0576525 B2 JP H0576525B2
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JP
Japan
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point
steel
rolling
temperature range
finish rolling
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Application number
JP58008585A
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English (en)
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JPS59136422A (ja
Inventor
Susumu Kanbara
Chuzo Sudo
Kenji Aihara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP858583A priority Critical patent/JPS59136422A/ja
Publication of JPS59136422A publication Critical patent/JPS59136422A/ja
Publication of JPH0576525B2 publication Critical patent/JPH0576525B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (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

【発明の詳細な説明】
本発明は棒鋼および線材の製造方法に関し、特
に熱間圧延中の加工熱を利用して圧延ままで炭化
物の球状化組織を得ることができる、棒鋼および
線材の製造方法に関するものである。 冷間鍛造用鋼材は変形能を付与し、変形抵抗を
下げるために、また軸受鋼は耐摩耗性を向上させ
るために、鋼中の炭化物を球状化させるのが一般
的である。 これら鋼中の炭化物の球状化を行なうために従
来は熱間圧延終了後放冷し、直棒または線材コイ
ルにした後、これらを熱処理炉にて再加熱し、球
状化焼鈍を施していた。すなわち、圧延ままの状
態では、焼入性の低い炭素鋼や圧延後の冷却速度
の遅い太径材ではパーライト組織ないしはフエラ
イト・パーライト組織、また焼入性の高い合金鋼
や圧延後の冷却速度の速い細径材ではベイナイト
組織であるものを長時間かけて球状化焼鈍を施し
ていた。この場合焼鈍時間は、球状化しやすい炭
素鋼(例えばS45C)でも10〜20時間、球状化し
にくい合金鋼(例えばSCM435)や軸受鋼では20
時間以上も要しており、製造上のネツクになつて
いるとともに、省エネルギの見地からも問題があ
つた。更には又長時間の熱処理のため鋼表面の酸
化、脱炭の問題も生じていた。このため球状化焼
鈍時間の短縮化が望まれていた。 そこで、球状化焼鈍を行なう前に、鋼に冷間加
工(例えば冷間伸線)を施し、鋼中炭化物を変形
破壊を起こさせて、その後の球状化焼鈍での炭化
物の分断凝集を促進せしめることによつて球状化
焼鈍処理時間の短縮化を図るという方法が提案さ
れた。しかし、この方法では球状化焼鈍時間は短
縮されるものの、冷間加工工程が追加されるため
に、全工程を通じての処理時間の短縮という意味
ではいま一つ効果が薄かつた。 なお、球状化焼鈍の方法としては良く知られて
いるとおりA1点以上に加熱した後徐冷する方法
(徐冷法)、A1点直下で保持する方法(恒温保持
法)、A1点上下に加熱冷却を繰り返す方法(繰り
返し法)がある。 本発明の目的は、炭化物の球状化焼鈍の処理時
間を大幅に短縮できる棒鋼および線材の製造方法
を提供することにある。 上述した目的を達成するために本発明に依る製
造方法は、熱間加工中に発生する加工熱により鋼
温度を再上昇させるとともに、圧延後調整冷却あ
るいは恒温保持することによつて圧延ままで球状
化組織を得ることに特徴を有するものである。 本発明に従うと、2%以下のCを含有する鋼を
Ac1点以上に加熱した後変形を加える熱間圧延に
おいて、仕上圧延前にAr1点以下Ar1点以上の温
度域まで冷却し、その後引き続いて仕上圧延によ
り10%以上の塑性変形を加え、それによつてパー
ライトないしはベイナイト変態を促進せしめるこ
とによりこれら組織を生成させると同時に、変形
熱により再びAc3点以下、Ac1−100℃以上の温度
域に到達せしめた後、500℃までの温度域を100
℃/分以下の冷却速度にて冷却して球状化組織を
得ることを特徴とする、棒鋼及び線材の製造方法
が提供される。 更に本発明の他の態様に従うと、2%以下のC
を含有する鋼をAc1点以上に加熱した後変形を加
える熱間圧延において、仕上圧延前にAe1点以下
Ar1点以上の温度域まで冷却し、その後引き続い
て、仕上圧延により10%以上の塑性変形を加え、
それによつてパーライトないしはベイナイト変態
を促進せしめることによりこれら組織を生成させ
ると同時に、変形熱により再びAc3点以下Ac1
100℃以上の温度域に到達せしめた後、Ae1点以
下500℃以上の温度域に7分以上保持して球状化
組織を得ることを特徴とする、棒鋼および線材の
製造方法が提供される。 以下本発明の要件について詳細に説明する。 まずC量に関しては、C量が2%を越えると状
態図におけるオーステナイト相の領域が非常に狭
くなると共に、初折セメンタイトのオーステナイ
ト粒界上析出量が多くなるため熱合加工性を劣化
させ熱間圧延中の割れが生じやすくなるのでC量
を2%以下とした。 更に、本発明の方法を適用する鋼は所望の強
度、延性を与えるため、Si、Mnの他、Cr、Mo
等の合金化元素を含むことができる。更に脱酸剤
としてSolAlを含むほか、P.S等の不純物は成品
に所望の特性及び製造方法より所定の範囲に限定
されるが、これらは本発明の特徴ではないのでこ
れ以上記述しない。 大型のブルームあるいはピレツトを粗大延する
には、Ac1点より低い温度では変形抵抗が急激に
大きくなり実質的に圧延不能であるため、圧延前
の加熱温度はAc1点以上が望ましい。 炭化物の球状化に対しては、予め加工を与え
て、炭化物の変形破壊を行つた後球状化焼鈍を施
すと極めて有効であることは周知の事実であり、
本発明もこの炭化物の変形破壊を利用したもので
ある。すなわち、従来では、圧延放冷後冷却冷間
加工を施して、炭化物の変形破壊を行う手法が採
られていたが、本発明ではこれを仕上圧延で行お
うとするものである。従つて仕上圧延終了前に既
に炭化物が析出していなければならない。しかし
仕上圧延開始前に炭化物が析出するパーライト変
態ないしはベイナイト変態が完了していると仕上
圧延での変形抵抗が非常に大きくなり圧延機にか
かる負荷は過大なものとなる。そこで本発明で
は、仕上圧延開始前には変形抵抗の小さなオース
テナイト・フエライト2相(Ae1〜Ar3温度域)
であることを規定した。ただしこの場合のオース
テナイトは過冷オーステナイトとし仕上圧延中に
加工誘起変態により、炭化物が析出するようにす
る。従つて、炭化物が析出しながらこの加工であ
るので、炭化物の変形破壊が十分に行われること
になる。 このためには仕上圧延前に炭化物が析出する直
前の過冷オーステナイト・フエライト2相温度
域、即ちAe1点以下、Ar1点以下の温度域まで冷
却する必要があるのでかかる限定を行つた。 前述のとおり仕上圧延によつて炭化物に変形破
壊を生ぜしめる必要があり、また後述するよう
に、仕上圧延での変形熱によつて温度上昇を図り
少なくともAc1−100℃の温度まで到達せしむる
必要があるが、このためには少なくとも10%の塑
性変形を与える必要があるので、仕上圧延により
10%以上の塑性変形を加えることとした。 更に又10%以上の仕上げ圧延で炭化物に変形破
壊を生じさせた後、Cの拡散により炭化物の分断
球状化を図る必要がある。このためには仕上圧延
によつてCの拡散しやすい温度域に鋼温度を上昇
させねばならない。しかし、Ac3点より高い温度
にすると変形破壊を生じた炭化物が分解固溶して
しまい、その後の工程で炭化物を球状化すること
は困難となる。 また、Ac1−100℃より低い温度ではCの拡散
が十分でないため、変形破壊を受けた炭化物の分
断が完全には行われず、球状化組織を得ることは
難しくなる。従つて、仕上圧延後、その変形熱に
よつて、Ac3点以下Ac1−100℃以上の温度域に到
達させることとした。 前工程で分断された炭化物の球状化を図るに
は、その後の熱履歴中に炭化物の凝集が行われる
必要があるがそのためには冷却速度が極めて重要
な因子となり100℃/分より速い冷却を行うと、
炭化物の凝集はほとんどなされない。また500℃
以下の温度域では、Cの拡散が極めて緩かである
ため、炭化物の凝集は期待できない。そこで仕上
圧延終了後500℃までの温度域を100℃/分以下の
冷却速度にて冷却することが好ましい。 変形熱によりAc3点以下Ac1−100℃以上の温度
域に到達せしめる工程によつて分断された炭化物
を球状化する方法として、前述の調整冷却以外
に、Cに拡散が行われやすい温度域に一定時間保
持する方法がある。この場合、Ae1点よりも高い
温度で保持すると、分断された炭化物が分解固溶
してしまうのでAe1点以下にする必要がある。ま
た500℃より低い温度では、Cの拡散が極めて緩
かになるため、炭化物の凝集はほとんど行われな
くなり球状化阻止を得ることは不可能になる。ま
た、この温度域での恒温保持では少なくとも7分
間以上の保持を行なわなければ、球状化に対する
効果が小さくなる。そこでAe1点以下500℃以上
の温度域に7分以上保持するのが望ましい。 以下本発明に依る棒鋼および線材の製造方法を
実施例について説明する。 実施例 通常の溶解法により、第1表に示される成分を
有する鋼ビレツト(150Φ)を製造し、これらを
4時間均熱した後、粗圧延および中間圧延と中間
水冷を施し、さらに仕上圧延速度ならびに仕上圧
延圧下率を調整することにより、仕上圧延開始温
度と仕上圧延終了温度を種々変更させた。なお圧
下率は中間圧延終了後のサイズを11.6Ф〜20.1Ф
とし仕上圧延サイズを11Ф一定として変更させ
た。第2表に各鋼のビレツトの加熱温度、仕上圧
延開始温度、仕上圧延圧下率、仕上圧延終了温度
および各鋼の平衡変態温度を示す。なお、全く同
一条件で圧延したものを仕上圧延直前と直後に水
冷し、組織観察することにより、それぞれ仕上圧
延直前ではフエライト・オーステナイト、仕上圧
延直後にはパーライトあるいはベイナイト変態が
開始していることを確認している。これらのこと
と仕上圧延開始温度がすべてAe1以下であること
を考慮すると、本実験においてはAe1点以下Ar1
点以上の過冷オーステナイト・フエライト2相域
で仕上圧延が開始され、仕上圧延途中で変態し始
たことは明らかである。 第2表に示した各条件で仕上圧延を行つた後保
温カバーまたは保温炉を用いて、仕上圧延終了温
度から500℃までの温度域を80℃/分、20℃/分
の調整冷却ならびに700℃、600℃での14分間恒温
保持をそれぞれ施した。第2表にはそれら圧延材
の球状化率を併わせて示す。第2表にいう球状化
率は、以下の方法により決定した。即ち、組織を
走査型電子顕微鏡で撮影し、白く写つた炭化物の
長径と短径を測定し、長径/短径の値を求めた。
測定は100個以上の炭化物についてランダムに行
い、長径/短径のヒストグラムを求め、その値が
3.0以下の炭化物数の全炭化物数に対する割合を
%で示し、球状化率と定義した。 第1表の各鋼を通常圧延(1050℃加熱−950℃
仕上圧延開始−1040℃仕上圧延終了−60%仕上圧
延圧下率−自然放冷)した場合には、A.B.E.鋼
の組織における炭化物はほぼすべてラメラー状に
なつており、球状化率としてはすべて2%以下で
ある。(C.D鋼はベイナイト組織のため球状化率
測定不能)これに対し、第2表に示した本発明の
方法による圧延材の球状化率はすべて50%以上と
なつており、条件によつては90%を越える球状化
率も得られている。従つて用途によつては圧延ま
までも十分に使用が可能である。また第2表に示
した鋼Bを圧延冷却後700℃の熱処理炉内に2時
間保持するだけですべてほぼ100%の球状化率が
得られた。従つて従来の球状化焼鈍時間と比較す
ると1/5以下に短縮されることになる。 次に、第1図に鋼B(仕上圧延開始温度700℃、
同終了温度770℃、同圧下率50%)および鋼C(仕
上圧延開始温度680℃、同終了温度750℃、同圧下
率40%)の仕上圧延終了後の調整冷却速度と球状
化率の関係を、第2図に同じく圧下圧延終了後の
700℃保持時間と球状化率の関係を示した。第1
図および第2図から容易に理解できるように、調
整冷却速度は100℃/分を越えると急激に球状化
率が低下し、恒温保持時間が7分より短くなると
同じく球状化率が低下し始めることがわかる。 以上説明したとおり本発明に依る横棒及び線材
の製造方法においては、熱間圧延において、仕上
圧延中に一旦炭化物を生成させ、仕上圧延によつ
て炭化物を変形破壊すると同時に変形熱による昇
温によつて炭化物の分断を図り、更にその後の調
整冷却あるいは恒温保持によつて炭化物の球状化
を実現することができる。 更に圧延ままで球状化組織が得られるのでその
後の球状化焼鈍の処理時間は大幅に短縮でき、用
途によつては完全に球状化焼鈍を省略することも
可能である。
【表】
【表】
【表】 【図面の簡単な説明】
第1図は鋼Bおよび鋼Cの仕上圧延終了後の調
整冷却速度と球状化率の関係を示す図、第2図は
仕上げ圧延終了後の700℃保持時間と球状化率の
関係を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 2%以下のCを含有する鋼をAc1点以上に加
    熱した後変形を加える熱間圧延において、仕上圧
    延前にAr1点以下Ar1点以上の温度域まで冷却し、
    その後引き続いて仕上圧延により10%以上の塑性
    変形を加え、それによつてパーライトないしはベ
    イナイト変態を促進せしめることによりこれら組
    織を生成させると同時に、変形熱により再びAc3
    点以下Ac1−100℃以上の温度域に到達せしめた
    後、500℃までの温度域を100℃/分以下、の冷却
    速度にて冷却して球状化組織を得ることを特徴と
    する、棒鋼および線材の製造方法。 2 2%以下のCを含有する鋼をAc1点以上に加
    熱した後変形を加える熱間圧延において、仕上圧
    延前にAr1点以下Ar1点以上の温度域まで冷却し、
    その後引き続いて仕上圧延により10%以上の塑性
    変形を加え、それによつてパーライトないしはベ
    イナイト変態を促進せしめることによりこれら組
    織を生成させると同時に、変形熱により再びAc3
    点以下Ac1−100℃以上の温度域に到達せしめた
    後、Ae1点以下500℃以上の温度域に7分以上保
    持して球状化組織を得ることを特徴とする、棒鋼
    および線材の製造方法。
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