JPH06108158A

JPH06108158A - 成形性の良好な高炭素鋼帯の製造方法

Info

Publication number: JPH06108158A
Application number: JP4259894A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Fukui; 清福井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-09-29
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 1994-04-19
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JP2718332B2; US5454887A

Abstract

(57)【要約】【目的】深絞り性が良好で、しかも高い硬度や優れた耐
摩耗性を付与し得る高炭素鋼帯を、安定にかつ良好な表
面清浄度を確保しながら製造する方法を提供する。【構成】(1) Ｃ：0.20〜0.70％、Si：0.05〜1.00％、M
n：0.05〜0.50％、Al：0.01〜1.00％、Ｎ： 0.002〜0.0
10 ％、Ｂ：３〜50ppm 、さらに必要に応じて特定のC
a、Cu、Niのうちの１種以上を含み、Ｐは0.015 ％以
下、Ｓは0.010 ％以下の鋼から製造された熱延板を、80
％以上の水素雰囲気で 670〜740 ℃で箱焼鈍して鋼中の
セメンタイトの50％以上を黒鉛化することを特徴とする
成形性の良好な高炭素鋼帯の製造方法。 (2) 上記(1) に記載の熱延鋼板に、20〜80％の圧下率で
の冷間圧延と、その後上記(1) に記載の条件での箱焼鈍
とを１回あるいは２回以上施すことを特徴とする成形性
の良好な高炭素鋼帯の製造方法。 (3) 上記(1) に記載の成形性の良好な高炭素鋼帯に、さ
らに、上記(2) に記載の冷間圧延と、その後上記(1) に
記載の温度での箱焼鈍とを１回あるいは２回以上施すこ
とを特徴とする成形性の良好な高炭素鋼帯の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は成形性および表面清浄性
の良好な高炭素鋼帯の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に高炭素鋼帯は乗用車などの車両部
品の素材として用いられ、硬度や耐摩耗性が要求され
る。この用途では、球状化処理状態で出荷され、所望の
部品形状に成形加工を施した後に熱処理して硬化せしめ
ることが多い。

【０００３】しかし、高炭素鋼帯は球状化処理の状態で
あっても軟鋼板の硬度に比べ、相当に硬く(HRB＝75〜8
5) 、その成形性あるいは冷間圧延性はとうてい軟鋼板
並みとはならないため、圧下率の大きな冷間圧延では割
れが発生するという不都合があった。このため、圧延途
中での中間焼鈍が必要となり、冷間圧延回数の増加や煩
雑な製造プロセスとなる等の弊害が生じていた。さら
に、このような複数回の冷間圧延及び焼鈍を施しても一
般に高炭素鋼帯の引張強度(TS)は 392N/mm²(40kgf/mm²)
を超え、深絞り性に必要なｒ値も低い。

【０００４】そこで本発明者らは、この鋼中の第２相で
あるセメンタイトを黒鉛化し、その体積率を減少させる
とともに、第２相の硬度そのものを低減させ、さらに冷
延鋼板焼鈍後のｒ値も向上させることを目的として様々
な観点から研究を重ね、組成等に関する検討を行ってき
た。

【０００５】しかし、特開昭60−52551 、同63−317629
の各号報に示されるように、鋼中のセメンタイトの黒鉛
化は熱延板を冷間圧延した後に焼鈍を施すことにより得
られるもので、ｒ値を向上させるにはその後さらに冷間
圧延および焼鈍が必要となり、製造プロセスが煩雑なも
のとなっていた。また、特開昭64−25946 号公報に示さ
れるように、Si含有量の増加により熱延板焼鈍での黒鉛
化は促進されるが、その固溶硬化によりTSが 392N/mm
²(40kgf/mm²)以下への強度低減は困難とされ、伸びも低
減する。

【０００６】これらの問題点を解決するため本発明者
は、特願平4 −039295号において黒鉛を有する軟質で成
形性の良好な高炭素鋼板とその製造方法を示した。しか
し、この方法で製造された黒鉛化鋼板では最終焼鈍後の
表面に黒鉛が析出している場合があり、成形後自動車用
部品として乗用車用自動変速機に搭載された場合、媒体
となるシリコンオイル中に黒鉛が混入してオイルの清浄
度を劣化させる場合があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような問題を解
決するためには鋼板表面への黒鉛の析出を抑制する必要
があり、これを満足させるような焼鈍条件の確立が求め
られていた。表面の析出黒鉛 (いわゆるブラックステ
ン) 抑制には、低炭素鋼板の場合、水素を40vol.％以上
の濃度で焼鈍雰囲気中に含有させることが有効であると
されている鉄と鋼、77(1991)vol.10、p.1702〜1709参
照。しかし、この報告はＣ含有量が 0.039〜0.056 Wt
％の低炭素鋼板に関するものであり、高炭素領域での焼
鈍雰囲気条件に関する知見はまだ得られていない。

【０００８】焼鈍雰囲気に水素を含有し得る焼鈍設備と
しては、鉄と鋼、77(1991)vol.8 、p.1288〜1295および
特開平4 −28823 号公報にバッチタイプのベル型タイト
焼鈍炉が示されているが、この種の箱焼鈍炉を活用する
黒鉛化焼鈍条件およびその表面の黒鉛析出抑制対策につ
いてはさらに検討を進める必要があった。

【０００９】本発明は、成形に際して軟鋼板並の伸び特
性を有し、深絞り等の複雑な形状の成形加工が可能であ
り、しかも簡単な熱処理によって高い硬度や優れた耐摩
耗性を付与し得る高炭素鋼帯を、格別な設備を必要とす
ることなく安定にかつ良好な表面清浄度を確保しながら
製造する方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は次の方法
にある。

【００１１】(1) 重量％で、Ｃ：0.20〜0.70％、Si：0.
05〜1.00％、Mn：0.05〜0.50％、sol.Al：0.01〜1.00
％、Ｎ： 0.002〜0.010 ％、Ｂ：0.0003〜0.0050％、さ
らに必要に応じてCa： 0.001〜0.01％、Cu：0.05〜1.00
％およびNi：0.05〜2.00％のうちの１種以上を含み、残
部が実質的にFe及び不可避的不純物からなり、不純物中
のＰは 0.015％以下、Ｓは 0.010％以下の鋼から製造さ
れた熱延鋼板を、80vol.％以上の水素濃度雰囲気で 670
〜740 ℃の温度範囲で箱焼鈍して鋼中のセメンタイトの
50面積％以上を黒鉛化することを特徴とする成形性の良
好な高炭素鋼帯の製造方法。

【００１２】(2) 重量％で、Ｃ：0.20〜0.70％、Si：0.
05〜1.00％、Mn：0.05〜0.50％、sol.Al：0.01〜1.00
％、Ｎ： 0.002〜0.010 ％、Ｂ：0.0003〜0.0050％、さ
らに必要に応じてCa： 0.001〜0.01％、Cu：0.05〜1.00
％およびNi：0.05〜2.00％のうちの１種以上を含み、残
部が実質的にFe及び不可避的不純物からなり、不純物中
のＰは 0.015％以下、Ｓは 0.010％以下の鋼から製造さ
れた熱延鋼板に、20〜80％の圧下率での冷間圧延と、そ
の後80vol.％以上の水素濃度雰囲気で 670〜740 ℃の温
度範囲で箱焼鈍して鋼中のセメンタイトの50面積％以上
を黒鉛化する処理とを１回あるいは２回以上施すことを
特徴とする成形性の良好な高炭素鋼帯の製造方法。

【００１３】(3) 重量％で、Ｃ：0.20〜0.70％、Si：0.
05〜1.00％、Mn：0.05〜0.50％、sol.Al：0.01〜1.00
％、Ｎ： 0.002〜0.010 ％、Ｂ：0.0003〜0.0050％、さ
らに必要に応じてCa： 0.001〜0.01％、Cu：0.05〜1.00
％およびNi：0.05〜2.00％のうちの１種以上を含み、残
部が実質的にFe及び不可避的不純物からなり、不純物中
のＰは 0.015％以下、Ｓは 0.010％以下の鋼から製造さ
れた熱延鋼板を、80vol.％以上の水素濃度雰囲気で 670
〜740 ℃の温度範囲で箱焼鈍して鋼中のセメンタイトの
50面積％以上を黒鉛化した成形性の良好な高炭素鋼帯
に、さらに20〜80％の圧下率での冷間圧延と、その後80
vol.％以上の水素濃度雰囲気で 670〜740 ℃の温度範囲
で箱焼鈍する処理とを１回あるいは２回以上施すことを
特徴とする成形性の良好な高炭素鋼帯の製造方法。

【００１４】本発明は次に述べる知見を基になされた。
以下、化学組成、水素濃度および黒鉛化率の単位は、そ
れぞれ重量％、vol.％および面積％である。

【００１５】軟質化と高い伸びを確保するのに好適な
黒鉛化を促進しようとすれば、炭素含有量の上限は、本
発明者らのこれまでの試験結果から 0.7％以下とする必
要がある。また、熱間圧延後の焼鈍で黒鉛化を促進しセ
メンタイトの50％以上を黒鉛化した組織を確保するに
は、炭素含有量の下限を 0.2％としなければならない。

【００１６】Siとsol.Alは黒鉛化を促進するが、同時に
固溶硬化も生じさせて成形性の劣化をもたらす。焼鈍に
よる黒鉛化後のTSを抑制するには、その上限を1.00％と
する必要がある。しかし、Si含有量は熱間圧延およびそ
れに続く焼鈍段階、あるいは冷間圧延後の焼鈍段階での
黒鉛化促進を目的とし、また脱酸剤として最低0.05％が
必要である。

【００１７】Mnは黒鉛組織確保のため上限を0.50％、Mn
S の生成制御等による靱性確保のため下限を 0.05 ％と
する必要がある。

【００１８】さらに、Ｂは黒鉛の微細析出を促進し、か
つ焼入時の焼入性を確保する点で重要な元素であること
から、0.0003〜0.0050％の範囲で含有させることが有効
である。

【００１９】Ｐ、Ｓの低減も必要であるが、特にＣ含有
量で 0.7％を上限とした炭素域ではＰの含有量を極力低
減することが必要となり、このため、その含有量の上限
を 0.015％としなければならない。

【００２０】Caも、黒鉛化を促進しながら焼入れ後の靱
性を向上する効果があり、必要に応じて 0.001％以上含
有させることが有効である。また、黒鉛化を阻害せず焼
入性を確保するため、必要に応じてCuを0.05〜1.00％の
範囲で、Niを0.05〜2.00％の範囲で、それぞれ含有させ
ることが有効である。

【００２１】熱延鋼板を 600〜750 ℃の範囲での１時
間以上均熱することはセメンタイトの黒鉛化に対して有
効であるが、 670〜740 ℃の範囲が特に有効である。20
〜80％の圧下率での冷間圧延がその後の箱焼鈍における
黒鉛化を促進する。冷間圧延前の 670〜740 ℃の箱焼鈍
からなる予備焼鈍も、この箱焼鈍における黒鉛化を促進
する。さらに、この冷間圧延と箱焼鈍の繰り返しがセメ
ンタイトの黒鉛化を促進する。

【００２２】焼鈍時の鋼帯表面層への黒鉛析出を制御
するためには、熱間圧延後あるいは冷間圧延後80％以上
の水素濃度雰囲気で 670〜740 ℃の温度範囲で箱焼鈍を
行う必要がある。この条件では、水素濃度が80％以下の
場合に比べて表面の黒鉛析出量が顕著に抑制される。

【００２３】

【作用】以下に、本発明の方法の対象となる素材鋼の化
学組成、焼鈍条件および製造工程を前記のように定めた
理由を説明する。

【００２４】A.素材鋼の化学組成 (a) Ｃ：一般にＣ含有量が低いほど伸び、加工性は向上する。し
かし、鋼に対する耐摩耗性、硬度さらには疲労強度を向
上させるには、ある程度のＣ含有量が必要となる。本発
明においては焼入れ、焼戻しあるいはオーステンパー等
の熱処理後のＴＳが９８１Ｎ／ｍｍ^２以上(100kgf/
mm² 以上、HV硬度で300 以上) で、かつ靱性、特に溶接
部の耐衝撃性と溶接、熱処理による割れの防止とを満足
させ得る条件として、Ｃ含有量の上限を0.70％とする必
要がある。一方、0.20％を下回ると熱処理後のTSが低下
し、材料としての耐摩耗性が劣化する他、セメンタイト
の黒鉛化自体も抑制される。このため、Ｃ含有量の範囲
を0.20〜0.70％とした。

【００２５】(b) Si：セメンタイトの黒鉛化に必要な元素であるが、本発明で
は、成形時のTSを392N/mm²以下に抑制する必要があるた
め、固溶硬化能の高いSiの過度の添加を避けることとす
る。このためその上限値を1.00％とした。一方、黒鉛化
を促進するため、また脱酸材として一定量以上含有させ
る必要があるため、下限値を0.05％とした。

【００２６】(c) Mn： Mn含有量が0.50％を超えると、セメンタイトを安定化し
て焼鈍均熱中のセメンタイトの分解を抑制し、黒鉛の析
出に対して著しい阻害要因となる。このため含有量の上
限を0.50％とした。しかし、Mnは材料の焼入れ性向上、
あるいは鋼中のＳと結合してMnS を形成することによる
靱性向上等の効果を有するため、一定量以上の含有量が
必要であることから、その下限を0.05％とした。

【００２７】(d) sol.Al： sol.Al含有量が0.01％を超えると黒鉛の析出が容易にな
る。このため、その含有量の下限を0.01％とした。しか
し、過剰のsol.Alの添加はフェライトの固溶硬化ととも
に、鋼中の酸化物系介在物析出の増大等の弊害をもたら
す。この結果、熱処理後の成品の靱性が著しく劣化する
場合がある。このため、その含有量の上限を1.00％とし
た。

【００２８】(e) Ｎ：Ｎは鋼中に不可避的に含有される不純物元素であるが、
高炭素鋼帯に必要な焼入れ、焼戻し、あるいはオーステ
ンパー等の熱処理において、Al窒化物(A1N) 等を形成し
オーステナイト結晶粒の粗大化を抑制することにより、
熱処理前後の寸法歪を小さくし、熱処理後の靱性を向上
させる目的で、ある範囲に限定する必要がある。その含
有量が0.002 ％未満では、上記の向上効果がない。一
方、0.010％を超えると延びの劣化等を招くことから、
その上限を0.010 ％とした。

【００２９】(f) Ｂ：Ｂは熱処理後の靱性を改善するとともに、焼入れ性を増
大させる効果がある。

【００３０】これらの効果を得るためには最低 0.003％
の含有量が必要であり、一方、0.0050％を超えると熱間
圧延時あるいは熱処理時において Fe₂B やFe₂₃(CB)₆を
形成し、靱性に悪影響を及ぼすことから、その上限を0.
0050％とした。

【００３１】(g) Ｐ：Ｐはセメンタイトとフェライトの界面に偏析する不純物
元素とされており、Ｃ（炭素）原子の移動を抑制して黒
鉛の析出を著しく阻害する。特に本発明の素材鋼のよう
に焼入れ対象の鋼板としては比較的Ｃ含有量の少ない場
合は、黒鉛化に要する箱焼鈍時間を短縮するために、Ｐ
含有量を抑制してＣ原子の拡散を促進することが重要で
ある。そこで、上記の時間を短縮し均熱時間を36時間以
内とするため、Ｐ含有量の上限を 0.015％とした。これ
以下でできるだけ少なくするのが望ましい。

【００３２】(h) Ｓ：ＳもＰと同じように黒鉛化を阻害する不純物元素であ
り、その含有量が増えると黒鉛化に要する箱焼鈍時間が
延長する。また、固溶したＳは熱処理後の高強度におけ
る靱性を著しく低下させることから、鋼中のＳは極力低
減する必要がある。0. 010％は許容上限値である。これ
以下で製鋼技術上可能な限り低くするのが望ましい。

【００３３】(i) Ca： Caは鋼中の固溶酸素を低減する強力な脱酸効果と鋼中の
Ｓと結合して固溶Ｓを低減させる効果を有している。特
に本発明では黒鉛化促進のためsol.Alの含有量を増加さ
せる必要があり、このため鋼中のAl系酸化物の増大が懸
念される。また、Ｓについても、本発明ではMn添加量を
抑制する必要があることから、Mnによる十分な鋼中の固
溶Ｓの低減効果が得られない。このため、他元素による
脱酸と硫化物としてのＳの固定とを考慮する必要があ
り、必要に応じてCaを含有させるのが最も好ましい。こ
の効果を得るためには、最低 0.001％の含有量が必要と
なるが、 0.010％を超えるとコスト上昇を招くととも
に、鋼中のCa系酸化物、硫化物が増大する等の逆効果を
招くことから、その上限を 0.010％とした。

【００３４】(j) Ni： Niは、Siとともに黒鉛化を促進する元素であるが、Siほ
どのフェライトに対する固溶硬化作用はなく、鋼の軟質
化をもたらすのに有効な元素である。そこで黒鉛化の促
進を目的として必要に応じて添加するものとした。この
効果を得るには0.05％以上の含有量が必要である。しか
し、2.00％を超えるとフェライトの固溶硬化を招くとと
もにコストの上昇を招くことから、その上限を2.00％と
した。

【００３５】(K) Cu： Cuは、黒鉛化を阻害せずに焼入れ性を増大させ、かつ固
溶硬化作用が小さい数少ない元素であり、必要に応じて
添加するものとした。この効果を得るには0.05％以上の
含有量が必要である。一方、1.00％を超えると箱焼鈍後
の冷却中にεCuを析出し強度の上昇と成形性の劣化をも
たらすので、その上限を1.00％とした。

【００３６】B.黒鉛化焼鈍条件 (a) 焼鈍雰囲気熱間圧延 (酸洗) 後、あるいは冷間圧延後の焼鈍雰囲気
中の水素濃度は、鋼表層の黒鉛析出に対して大きな影響
を与える。表層の黒鉛析出量は、この他鋼中のＣ（炭
素）含有量にも依存するが、雰囲気中の水素濃度が80％
以上であれば、本発明で定める範囲 (0.2 〜0.7 ％) で
は表面の黒鉛析出は見られない。この理由は次のとおり
である。

【００３７】焼鈍均熱中に鋼中のセメンタイトから拡
散するＣは、セメンタイトよりも安定な黒鉛に変化しよ
うとするが、黒鉛形成には体積膨張を伴うことから、こ
の体積膨張を許容しうる鋼表層では、黒鉛は形成されな
い。

【００３８】不活性ガスあるいはコークス炉ガスと窒
素との混合ガスの雰囲気では、この鋼表層の黒鉛析出を
除去する作用はない。しかし、雰囲気中の水素濃度を80
％以上とすると、表層に黒鉛として析出しようとするＣ
が水素と反応してメタン(CH₄) を形成しながら表層の黒
鉛を除去し、鋼帯の表層は清浄化される。

【００３９】(b) 焼鈍温度熱間圧延 (酸洗) 後あるいは冷間圧延後の焼鈍における
焼鈍温度が600 ℃以上でセメンタイトは黒鉛化される
が、焼鈍時間の短縮を目的とする場合、670 ℃以上の温
度が必要である。一方、Ac₁点以下の温度であれば、温
度上昇に伴って黒鉛の析出速度は増大するがAc₁点を超
えるとＣ（炭素）がオーステナイト中へ固溶し、黒鉛の
成長は阻害される。このため、焼鈍温度の上限を740 ℃
とした。

【００４０】この時の黒鉛化率を50％以上とすることに
より、フェライト粒径は、ASTM粒度No.7以下へ粗大化さ
れる。これにより、降伏強度(YS)が低減され、またセメ
ンタイトの減少によりTSの低減と伸び(EL)の増大が計ら
れる。さらには、冷間圧延後の焼鈍での粒成長が｛１１
１｝方位の集合組織を発達させて、深絞り性を向上させ
る。よって、焼鈍温度を 670〜740 ℃、黒鉛化率を50％
以上とした。

【００４１】(c) 冷間圧延、焼鈍の順序と繰り返し回数
および冷間圧延時の圧下率本発明の方法では、熱間圧延後上記の黒鉛化焼鈍を行う
か、あるいは熱間圧延と上記条件の黒鉛化焼鈍の間に冷
間圧延をはさんで、これらの冷間圧延と焼鈍とを１回あ
るいは２回以上施す。また、熱間圧延後黒鉛化焼鈍を行
い、さらに冷間圧延と焼鈍とを１回あるいは２回以上施
す。

【００４２】熱間圧延後の冷間圧延あるいは黒鉛化焼鈍
後の冷間圧延は、その後の焼鈍において鋼中の黒鉛析出
および成長を促進するほか、集合組織を発達させて冷間
圧延後の黒鉛化焼鈍後の絞り成形性を向上させる。

【００４３】熱間圧延後直ちに黒鉛化焼鈍（予備焼鈍）
し、その後冷間圧延した後さらに焼鈍する場合には、予
備焼鈍によりフェライト粒が成長した状態でこれを冷間
圧延し、さらに引き続いて焼鈍することになるので、
｛１１１｝方位の集合組織が発達する。さらに、これら
の冷間圧延と焼鈍とを繰返すとこの効果は顕著となる。

【００４４】これに対し、冷間圧延前に黒鉛化焼鈍を行
わなかった場合は、冷間圧延後の焼鈍で黒鉛化は進む
が、この時の黒鉛化に伴う粒成長では、集合組織の形成
が不十分で深絞り性の向上が充分ではなくなる。したが
って、この場合もこの冷間圧延と焼鈍とを繰返すと集合
組織の形成が向上し、深絞り性の向上も充分となる。

【００４５】以上から、要求される深絞り成形性の程度
に応じて、熱間圧延した後、冷間圧延−黒鉛化焼鈍ある
いは黒鉛化焼鈍−冷間圧延の工程を１回あるいは２回以
上適宜実施することとした。

【００４６】このときの冷間圧延の圧下率が20％未満で
は、上記のような黒鉛析出促進及び集合組織発達の効果
を確保することができない。一方、80％を超える圧下率
となった場合、冷間圧延途中で鋼板の側端面から発生す
る割れにより破断する場合がある。よって、本発明にお
ける冷間圧延時の圧下率を20〜80％の範囲とした。

【００４７】

【実施例】

（実施例１）表１に示す化学組成の鋼を熱間圧延後、圧
下率50％で冷間圧延し板厚3.0mm とした後、箱焼鈍設備
を用いて690 ℃で24時間均熱する黒鉛化焼鈍を行い、鋼
帯とした。これらについてセメンタイトの黒鉛化率と機
械的性質を測定した。黒鉛化率は、焼鈍前後の鋼帯表面
を研磨後、ナイタールで腐食し 500倍の光学顕微鏡で観
察したミクロ組織から、次の式を用いて求めたものであ
る。

【００４８】黒鉛化率 (％）＝ 1− (焼鈍後のセメンタイト析出面
積)/ (焼鈍前のセメンタイト析出面積) ×100 これらの結果を表２に示す。

【００４９】これらの鋼のうち、Ｃ含有量が高く、かつ
伸びが良好なことから、高い深絞り性が期待できる鋼３
から得られた鋼帯に対し、冷間圧延後の焼鈍における雰
囲気中の水素濃度を０〜100 vol.％に調整して鋼表層の
黒鉛の析出数を変化させた。

【００５０】その後、これらの鋼帯からカップ形状の供
試材に絞り加工した。図１は、この形状とその表面の黒
鉛の回転摩擦剥離試験の方法を示す図である。供試材の
内側にS15Cの条鋼材から切り出した図１に示すロール
（表面硬度HV:300) を取り付け、50リットルのシリコン
オイル浴中で3000rpm の回転数で100 時間の回転摩擦に
よる走行模擬試験を行った。図２は、このときの供試材
の摩擦面（内面）の表面析出黒鉛数（個／mm²)と上記オ
イル10リットル当たりの剥離した黒鉛の含有量(g) との
関係を示す図である。表面析出黒鉛数は 500倍で撮影し
たＳＥＭ像をカウントし、mm²当たりに換算して求め
た。

【００５１】図２から、黒鉛の混入量をオイル劣化の限
界とされる量(0.002g/10リットル)以下に抑えるには、
表面の析出黒鉛数を100 個/mm²以下に抑えなければなら
ないことがわかる。

【００５２】図３は、鋼１〜５から得られた鋼帯につい
て、焼鈍時の雰囲気中の水素濃度（vol.％である）と表
面析出黒鉛数（個／mm²)との関係を示す図である。この
図から明らかなように、上記黒鉛数の条件を表１の本発
明で定める範囲の組成を有する鋼で満足させるには、焼
鈍時の雰囲気中の水素濃度を80％以上としなければなら
ない。Ｃ含有量が本発明ので定める範囲の上限を外れて
いる鋼５では、焼鈍雰囲気中の水素濃度を80％以上とし
ても表層の析出黒鉛数を所望値以下に抑制することがで
きない。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【表２】

【００５５】（実施例２）表３に示す化学組成の鋼を板
厚 4.5mmに熱間圧延後、圧下率55.5％で冷間圧延し板厚
2.0mm とした後、箱焼鈍設備を用いて表４に示すように
雰囲気中の水素濃度を変え、690 ℃で24時間均熱する黒
鉛化焼鈍を行い、鋼帯とした。これらについてセメンタ
イトの黒鉛化率、機械的性質およびＬ方向のｒ値を測定
した。さらに、外径 120mm、絞り比 2.0の条件で絞り成
形を行い割れ発生の有無と成形品を150kHz、650 ℃で30
秒間加熱後水冷する高周波焼入れを施し、その表面硬度
を調査した。表４にこれらの結果を併せて示す。

【００５６】鋼ＡはＣ含有量が本発明ので定める範囲の
下限未満であるから軟質の機械的特性を示し、表面析出
黒鉛数も少ないが、焼入れ後の硬度も低く、実用的なも
のではない。鋼Ｄでは表面析出黒鉛数が顕著でかつ成形
性も悪く、同様に実用に不向きである。鋼Ｈ、Ｍ、Ｎ、
Ｑでは加工硬化による成形性劣化が問題となり、鋼Ｊ、
Ｋではセメンタイトが黒鉛化せず成形性に問題がある。
さらに、鋼ＹではＢ含有量が高すぎてセメンタイトにＢ
が固溶し、黒鉛化が阻害されているため、成形時に割れ
が発生している。Ｎ含有量が低すぎる鋼Ｒでは、黒鉛化
率が低いため成形性が悪い。Ｎ含有量が高すぎる鋼Ｔ、
Ｂ含有量が同様の鋼Ｖでは、成形性が悪い。

【００５７】

【表３】

【００５８】

【表４】

【００５９】（実施例３）表５に示す化学組成の鋼（表
１の鋼１と同じ）を板厚 3.5mmに熱間圧延した後、表６
に示すような各条件と工程を組み合わせて鋼帯を製造し
た。これらについてセメンタイトの黒鉛化率、機械的性
質およびＬ方向のｒ値を測定した。さらに、外径 120m
m、絞り比 2.0の条件で絞り成形を行い、割れ発生の有
無と成形品を150kHz、950 ℃で30秒間加熱後水冷する高
周波焼入れを施し、その表面硬度を調査した。表７にこ
れらの結果を併せて示す。

【００６０】いずれの時期の焼鈍温度も低い試験ａ、
ｅ、ｉ、ｍ、ｑでは、セメンタイトの黒鉛化が不十分で
伸びが低く、成形性が悪い。同じく焼鈍温度の高い試験
ｄ、ｐ、ｔでも同様である。冷間圧延の圧下率を高くし
た試験ｈ、ｌでは冷間圧延時に板破断が発生した。試験
ｂでは、製造条件は全て本発明で定める範囲内である
が、焼鈍温度がやや低めであるため若干黒鉛化率が低い
ことから、絞り先端部で円周方向に微小なクラックが発
生した。

【００６１】

【表５】

【００６２】

【表６】

【００６３】

【表７】

【００６４】以上の結果、本発明で定める条件で得られ
た鋼帯では、黒鉛化による軟質化と延性の向上、すなわ
ち成形性の向上が認められ、かつ表面析出黒鉛数が抑制
されていることが明らかである。

【００６５】

【発明の効果】本発明の方法によれば、表面析出黒鉛粒
が少なく、良好な表面清浄度と深絞り成形性を兼ね備え
た高炭素鋼帯を得ることができる。この鋼帯を素材とし
て製造された耐摩耗性を必要とする部品では、表面から
黒鉛粒が剥離するのを抑制することができるから、乗用
車用自動変速機の部品として用いた場合でも、オイルの
劣化が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】成形品表面からの黒鉛粒の摩擦剥離を試験する
ための供試材の形状と試験方法を説明する概略図であ
る。

【図２】供試材の摩擦面（内面）の表面析出黒鉛数（個
／mm²)とオイル10リットル当たりの剥離した黒鉛の含有
量(g) との関係を示す図である。

【図３】焼鈍時の雰囲気中の水素濃度（vol.％）と表面
析出黒鉛数（個／mm²)との関係を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１Ｗ 38/16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：0.20〜0.70％、Si：0.05〜
1.00％、Mn：0.05〜0.50％、sol.Al：0.01〜1.00％、
Ｎ： 0.002〜0.010 ％、Ｂ：0.0003〜0.0050％、さらに
必要に応じてCa： 0.001〜0.01％、Cu：0.05〜1.00％お
よびNi：0.05〜2.00％のうちの１種以上を含み、残部が
実質的にFe及び不可避的不純物からなり、不純物中のＰ
は 0.015％以下、Ｓは 0.010％以下の鋼から製造された
熱延鋼板を、80vol.％以上の水素濃度雰囲気で 670〜74
0 ℃の温度範囲で箱焼鈍して鋼中のセメンタイトの50面
積％以上を黒鉛化することを特徴とする成形性の良好な
高炭素鋼帯の製造方法。
【請求項２】重量％で、Ｃ：0.20〜0.70％、Si：0.05〜
1.00％、Mn：0.05〜0.50％、sol.Al：0.01〜1.00％、
Ｎ： 0.002〜0.010 ％、Ｂ：0.0003〜0.0050％、さらに
必要に応じてCa： 0.001〜0.01％、Cu：0.05〜1.00％お
よびNi：0.05〜2.00％のうちの１種以上を含み、残部が
実質的にFe及び不可避的不純物からなり、不純物中のＰ
は 0.015％以下、Ｓは 0.010％以下の鋼から製造された
熱延鋼板に、20〜80％の圧下率での冷間圧延と、その後
80vol.％以上の水素濃度雰囲気で 670〜740 ℃の温度範
囲で箱焼鈍して鋼中のセメンタイトの50面積％以上を黒
鉛化する処理とを１回あるいは２回以上施すことを特徴
とする成形性の良好な高炭素鋼帯の製造方法。
【請求項３】重量％で、Ｃ：0.20〜0.70％、Si：0.05〜
1.00％、Mn：0.05〜0.50％、sol.Al：0.01〜1.00％、
Ｎ： 0.002〜0.010 ％、Ｂ：0.0003〜0.0050％、さらに
必要に応じてCa： 0.001〜0.01％、Cu：0.05〜1.00％お
よびNi：0.05〜2.00％のうちの１種以上を含み、残部が
実質的にFe及び不可避的不純物からなり、不純物中のＰ
は 0.015％以下、Ｓは 0.010％以下の鋼から製造された
熱延鋼板を、80vol.％以上の水素濃度雰囲気で 670〜74
0 ℃の温度範囲で箱焼鈍して鋼中のセメンタイトの50面
積％以上を黒鉛化した成形性の良好な高炭素鋼帯に、さ
らに20〜80％の圧下率での冷間圧延と、その後80vol.％
以上の水素濃度雰囲気で 670〜740 ℃の温度範囲で箱焼
鈍する処理とを１回あるいは２回以上施すことを特徴と
する成形性の良好な高炭素鋼帯の製造方法。