JPH07116503B2 - Method for manufacturing ultrafine structure steel - Google Patents

Method for manufacturing ultrafine structure steel

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JPH07116503B2
JPH07116503B2 JP30587589A JP30587589A JPH07116503B2 JP H07116503 B2 JPH07116503 B2 JP H07116503B2 JP 30587589 A JP30587589 A JP 30587589A JP 30587589 A JP30587589 A JP 30587589A JP H07116503 B2 JPH07116503 B2 JP H07116503B2
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rolling
steel
ferrite
austenite
temperature
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賢治 相原
千博 林
孝 ▲塚▼本
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、超微細な均一組織を有する鋼材を工業的規
模で安定に製造する方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for stably producing a steel material having an ultrafine uniform structure on an industrial scale.

〈従来技術とその課題〉 従来から「鋼材の諸特性(例えば低温靭性,各種の延
性,降伏強度,耐食性,超塑性等)はその組織が微細に
なるほど向上する」との事実が広く知られていたが、そ
のため、例えば成分組成調整によって鋼の結晶粒成長粗
大化を抑制する等、これまでに様々な微細組織鋼の製造
技術が開発されてきた。また、Fe−13〜18重量%Cr−8
〜12重量%Niのオーステナイト系ステンレス鋼を室温で
冷間加工してオーステナイトをマルテンサイトに加工誘
起変態させた後安定オーステナイト域に加熱して焼鈍
し、マルテンサイトをオーステナイトに逆変態させるこ
とによって超微細オーステナイト粒組織を得ることが発
表されている〔“鉄と鋼”第74年(1988年)第6号,第
1052〜1057頁〕。この技術は、熱間圧延で得た素材を冷
間圧延するか或いは室温以下でのサブゼロ圧延を施した
後、オーステナイト域に加熱して焼鈍するもので、言わ
ば通常行われている「溶体化処理」に当たるものであ
る。このような熱処理でも超微細組織が得られることは
興味深いが、こうした効果は逆変態のオーステナイト化
の変態点が500〜600℃にある高Cr−高Niステンレス鋼の
更に極く限られた成分組成の鋼だから実現するのであっ
て、一般にはかかる熱処理で15μm以下、更には10μm
以下のオーステナイト粒径の組織を実現することは不可
能であった。そこで、近年、熱間圧延時の圧延条件を規
制することで熱間圧延鋼材の組織を微細化する技術(所
謂“制御圧延技術”)が著しい発展を見せ、該技術に関
する多くの提案がなされて高品質鉄鋼材料の生産・供給
に多大な成果をあげていることは周知の通りである。
<Prior art and its problems> It has been widely known that various properties of steel materials (for example, low temperature toughness, various ductility, yield strength, corrosion resistance, superplasticity, etc. improve as the structure becomes finer). However, for this reason, various techniques for producing a microstructured steel have been developed so far, for example, by suppressing the crystal grain growth coarsening of steel by adjusting the composition of components. In addition, Fe-13-18 wt% Cr-8
~ 12 wt% Ni austenitic stainless steel is cold worked at room temperature to transform the austenite to martensite, then heated to a stable austenite region and annealed to reverse transform the martensite to austenite. It has been announced that a fine austenite grain structure can be obtained ["Iron and Steel" No. 6, 1974 (1988) No. 6, No.
1052-1057]. This technique involves cold rolling the material obtained by hot rolling or subjecting it to sub-zero rolling at room temperature or lower, and then heating it in the austenite region to anneal it. Is the one It is interesting to obtain an ultra-fine structure even with such heat treatment, but such an effect is that the composition of the highly Cr-high Ni stainless steel having a transformation point of austenitization of reverse transformation at 500 to 600 ° C is even more limited. This is achieved because of the steel of which the heat treatment is generally less than 15 μm, and even 10 μm.
It was not possible to realize the following austenite grain size structure. Therefore, in recent years, a technique for refining the structure of hot-rolled steel by controlling the rolling conditions during hot rolling (so-called "controlled rolling technique") has made remarkable progress, and many proposals relating to the technique have been made. It is well known that it has made great achievements in the production and supply of high-quality steel materials.

しかしながら、熱間圧延鋼材の組織微細化に大きな効果
をもたらしたこれら制御圧延の諸技術をもってしても、
未だ例えばフェライト粒径が10μm以下の均一な微細組
織を得ることは極めて困難であり、ましてやフェライト
粒径が5μm以下の均一超微細組織を得ることは実際上
不可能とされていた。
However, even with these technologies of controlled rolling, which brought about a great effect on the refinement of the structure of hot-rolled steel,
For example, it is extremely difficult to obtain a uniform fine structure having a ferrite grain size of 10 μm or less, and it is actually impossible to obtain a uniform ultrafine structure having a ferrite grain size of 5 μm or less.

そこで、制御圧延後の冷却速度をも調整し、これにより
オーステナイトから変態生成する例えばフェライト結晶
粒等の核生成数を増大させて更なる組織微細化を図る技
術(所謂“加速冷却技術”)が開発されるに至った。
Therefore, there is a technique (so-called “accelerated cooling technique”) for adjusting the cooling rate after controlled rolling so as to increase the nucleation number of transformation grains from austenite, for example, the number of nucleation such as ferrite crystal grains, to further refine the structure. It came to be developed.

しかしながら、制御圧延に加速冷却を組み合わせた技術
をもってしても、変態前のオーステナイト組織自体は制
御圧延によって微細化されるだけであって加速冷却の影
響を受けるものではないので、冷却によって変態する前
のオーステナイトの最終粒径には依然として限界があ
り、この限界を打破した均一超微細オーステナイト組織
を得ることは不可能であった。それ故、この組織を基に
して形成される冷却後の鋼材組織にも自ずから微細化限
界が生じるのを如何ともし難かった。即ち、前段階組織
であるオーステナイト粒の更なる微細化は断念し、せめ
てそれから生成される変態組織の微細化を推進しようと
加速冷却しても、元のオーステナイト粒自体が大きいた
めに生成されるフェライト等の組織を狙い通りに微細化
することは困難だったのである。
However, even with the technique of combining controlled rolling with accelerated cooling, the austenite structure itself before transformation is only refined by controlled rolling and is not affected by accelerated cooling. There is still a limit to the final grain size of austenite, and it was impossible to obtain a uniform ultrafine austenite structure that breaks this limit. Therefore, it was difficult to naturally cause the refinement limit to occur in the steel material structure after cooling formed based on this structure. That is, the austenite grains that are the pre-stage structure are abandoned for further refinement, and even if accelerated cooling is attempted to promote the refinement of the transformation structure generated from them at least, the original austenite grains themselves are generated because they are large. It was difficult to refine the structure of ferrite etc. as desired.

しかも、加速冷却の効果を高めようとして冷却を強化す
ると、例えばフェライト組織を狙いとした場合でも意に
反した“フェライトとマルテンサイトとからなる半焼入
組織”しか得られなくなると言う致命的な問題があっ
た。
Moreover, if the cooling is strengthened in order to enhance the effect of accelerated cooling, a fatal problem that only a semi-quenched structure composed of ferrite and martensite, which is unintentionally obtained, can be obtained even when aiming at the ferrite structure, for example. was there.

なお、同じく制御圧延と加速冷却を組み合わせた技術で
はあるが、最近、低炭素鋼を変態点付近から上の温度で
オーステナイト組織を強加工したときに生じる微細フェ
ライトを利用し、これによるオーステナイト再結晶化の
防止作用とその後の加速冷却による生成ベイナイトやマ
ルテンサイトの微細化作用によって「1〜50%未満の割
合で平均粒径5μm程度のフェライト結晶粒を含むと共
に、残部がマルテンサイト又はベントナイトの焼入組織
からなる熱間圧延鋼材」を得ようとの提案(特公昭62−
42021号)もなされたが、この場合であってもやはり変
態前のオーステナイト粒の微細化に限界があることか
ら、得られる熱間加工鋼材の微細組織化・均一化に係る
従前の限界を打破する技術とはなり得なかった。
Although it is a technology that also combines controlled rolling and accelerated cooling, recently, fine ferrite generated when austenite structure was strongly worked at a temperature above the transformation point of a low carbon steel was used, and austenite recrystallization by this was used. By the refining effect of bainite and martensite produced by accelerated cooling and the subsequent accelerated cooling, the content of "1 to less than 50% of ferrite crystal grains having an average grain size of about 5 μm is contained, and the balance is burnt of martensite or bentonite. Proposal to obtain a "hot-rolled steel material with a special structure" (Japanese Patent Publication No. 62-
No. 42021) was also made, but even in this case there is still a limit to the refinement of the austenite grains before transformation, so the existing limit on the microstructuring and homogenization of the hot-worked steel material obtained is overcome. It could not be the technology to do.

つまり、これら従来技術に見られる問題は「熱間加工に
よって作り出されるオーステナイト粒はある程度まで微
細になると実際上もはやそれ以上は微細化できなくな
る」と言う従来の制御圧延技術の限界に由来するもので
あって、十分な微細化が達成されないオーステナイト組
織から加速冷却によって無理やり微細なフェライトを生
成させようとしても、到底、満足し得る均一な超微細組
織は得られない訳である。従って、格別な手段によって
熱間圧延でのオーステナイト組織そのものを一段と超微
細な組織にしない限りは、熱間加工鋼材の微細組織化・
均一化にかかる前記限界を根本的に消し去ることはでき
ないと考えられた。
In other words, the problems seen in these conventional technologies are derived from the limit of the conventional controlled rolling technology that "the austenite grains produced by hot working cannot be further refined when they become fine to some extent". Therefore, even if an attempt is made to forcibly form fine ferrite from an austenite structure that does not achieve sufficient refinement by accelerated cooling, a satisfactory and uniform ultrafine structure cannot be obtained at all. Therefore, unless the austenitic structure itself in hot rolling is made to be an ultrafine structure by special means, it is necessary to make the microstructure of hot-worked steel
It was considered that the above limit for homogenization cannot be fundamentally eliminated.

一方、例えば自動車のタイヤ等に使用されるコードワイ
ヤーには伸線強化鋼線を撚り合わせたものが使用される
が、このような用途の伸線強化鋼線(通常は“フィラメ
ント”と呼ばれているため、以降「フィラメント」と記
す)には高い到達強度(最終の冷間伸線工程後に得られ
る引張強さ)と同時に撚り線加工に耐え得る優れた延性
が要求されている。
On the other hand, for example, a cord wire used for a tire of an automobile is formed by twisting wire-strengthened steel wires. For such applications, wire-strengthened steel wire (usually called “filament”) is used. Therefore, a high ultimate strength (tensile strength obtained after the final cold drawing step) as well as excellent ductility capable of withstanding stranded wire processing are required for the “filament” hereinafter.

このフィラメントは、高炭素鋼線材を直径2mm程度の素
線材に伸線し、その後パテンティングを施してから冷間
で伸線して線径を素線材の数分の一から数十分の一にす
ると同時に、加工硬化によって引張強さを高めたもので
ある。このため、伸線用素線材には「大きな冷間加工に
耐えること」、即ち「伸線性が良い」ことが必要であ
る。
This filament is made by drawing a high carbon steel wire rod into a wire rod with a diameter of about 2 mm, then applying patenting and then cold drawing to reduce the wire diameter to a fraction of a few tenths to a few tenths. At the same time, the tensile strength is increased by work hardening. Therefore, it is necessary for the wire rod for wire drawing to "endure large cold working", that is, "have good wire drawability".

ところで、上記素線材の伸線性はパテンティング組織、
具体的にはパーライト組織のラメラ間隔とブロックサイ
ズ(結晶粒度)に影響されるとされている。このうち、
パーライトラメラ間隔と伸線性との関係については従来
から注目され検討が行われてきたこともあって、該パー
ライトラメラ間隔の具体的な制御方法に関する提案も幾
つか見受けることもできるが(本出願人の提案になる特
開昭61−186118号等)、パーライトブロックサイズにつ
いては未だ詳細な研究が行われておらず、伸線性に及ぼ
す影響はそれほど明らかにはされていなかった。このた
め、従来、パーライトブロックサイズの観点からの伸線
性確保策としては、線材製造時の高温加熱を避けたり、
低温域で圧延を行ってオーステナイトの粗粒化を防止す
る方法が試みられているに過ぎなかったが、このような
対策だけでは伸線性やそれによる到達強度及び延性の顕
著な向上は期待できなかった。従って、コードワイヤー
等に用いられる従来の“直径0.2mm程度のフィラメン
ト”の到達強度は、次に述べる試験例から分かるように
精々320kgf/mm2前後が限界であり、その延性もかなり低
いものであった。
By the way, the wire drawability of the above wire is a patenting structure,
Specifically, it is said to be influenced by the lamellar spacing of the pearlite structure and the block size (grain size). this house,
Since the relationship between the pearlite lamella spacing and the wire drawability has been noticed and studied in the past, some proposals regarding a specific method for controlling the pearlite lamella spacing can be found (the applicant of the present invention. Japanese Patent Laid-Open No. 61-186118, etc.), the pearlite block size has not been studied in detail, and the effect on the wire drawability has not been clarified so much. Therefore, conventionally, as a measure for ensuring the wire drawability from the viewpoint of the pearlite block size, avoid high temperature heating during wire manufacturing,
Only the method of preventing austenite coarsening by rolling in a low temperature region has been attempted, but such measures alone cannot be expected to significantly improve wire drawability and ultimate strength and ductility. It was Therefore, the ultimate strength of the conventional “filament with a diameter of about 0.2 mm” used for cord wires, etc. is limited to 320 kgf / mm 2 at best, as can be seen from the test examples described below, and its ductility is also quite low. there were.

即ち、第1乃至3図は従来フィラメントの到達強度と延
性に関する調査結果を示したグラフである。なお、この
調査は、C:0.82%(以降、成分割合を表す%は重量%と
する),Si:0.31%,Mn:0.41%,P:0.014%,S:0.010%,残
部:Fe及び不可避不純物から成る高炭素鋼線材を線径2.1
mmまで伸線してパテンティングを施し、次いでこの素線
材を伸線して得たフィラメントにつき“引張強さ",“捻
回値”及び“180度屈曲破壊確率”を調べる方法で行わ
れた。
That is, FIGS. 1 to 3 are graphs showing the results of investigations regarding the ultimate strength and ductility of conventional filaments. In this survey, C: 0.82% (hereinafter,% indicating the component ratio is% by weight), Si: 0.31%, Mn: 0.41%, P: 0.014%, S: 0.010%, balance: Fe and unavoidable High carbon steel wire made of impurities with wire diameter 2.1
The wire was drawn up to mm, patented, and then drawn to obtain a filament obtained by drawing "tensile strength", "twist value" and "180 degree bending failure probability". .

さて、第1図は伸線加工度(ε)と絞り及び引張強さと
の関係を示しているが、この第1図からは、加工度が3.
3を越えるあたりから絞り値が急激に低下し、それによ
って引張強さ(到達強度)がほぼ320kgf/mm2付近に達し
ていることが分かる。なお、上記加工度(ε)は“ln
(A0/An)”で表わされ、素線材の断面積(A0)をnパ
ス伸線後の断面積(An)で除した値の対数値である。
Now, Fig. 1 shows the relationship between the wire drawing workability (ε) and the drawing and tensile strength. From Fig. 1, the workability is 3.
It can be seen that the drawing value sharply decreases from around 3 and the tensile strength (reached strength) reaches approximately 320 kgf / mm 2 . The processing degree (ε) is “ln
(A 0 / A n ) ”and is a logarithmic value of a value obtained by dividing the cross-sectional area (A 0 ) of the wire material by the cross-sectional area (A n ) after n-pass drawing.

第2図は伸線加工度と捻回値との関係を示しているが、
この第2図からは、捻回値のピークは加工度:1.5前後に
あり、それを過ぎると次第に低くなって3.0付近から急
速に低下することが分かる。つまり、この第2図は、延
性は加工度が低い間は向上するが、加工度が大きくなる
と急に悪化することを示すものである。
Although FIG. 2 shows the relationship between the wire drawing workability and the twist value,
From FIG. 2, it can be seen that the peak of the twist value is around the workability: 1.5, and when it exceeds that, it gradually decreases and rapidly decreases from around 3.0. That is, FIG. 2 shows that the ductility is improved while the workability is low, but is suddenly deteriorated when the workability is increased.

更に、第3図は伸線加工度と180度屈曲試験による破壊
確率との関係を示しているが、この第3図からは、加工
度が3.3を超えると破壊確率が急激に上昇して延性が悪
くなることが分かる。
Furthermore, Fig. 3 shows the relationship between the wire drawing workability and the fracture probability by the 180-degree bending test. From this Fig. 3, it is clear that when the workability exceeds 3.3, the fracture probability increases rapidly and the ductility increases. It turns out that is worse.

上述のように、従来の伸線強化鋼線用素線材では延性を
保てる加工度が低いために伸線加工限界も低く、従って
得られるフィラメントの強度も高々320kgf/mm2前後が限
界とされていたが、「パーライト組織のブロックサイズ
(結晶粒度)を的確に制御して均一微細化することが可
能となれば、伸線性をより改善させることができて到達
強度及び延性の更なる向上が叶うのではないか」との期
待も持たれ、パーライトブロックサイズの微細化手段の
開発についても次第に注目がなされるようになってき
た。
As described above, the conventional wire rod for wire-strengthened steel wire has a low workability capable of maintaining ductility, so the wire drawing limit is low, and therefore the strength of the obtained filament is limited to around 320 kgf / mm 2. However, "If it is possible to control the block size (grain size) of the pearlite structure to make it uniform and fine, it is possible to improve the wire drawability and further improve ultimate strength and ductility. With the expectation that "maybe", the development of means for miniaturizing the pearlite block size has been gradually attracting attention.

しかしながら、パーライトブロックサイズの微細化につ
いても、現実には、先に述べたようにパーライト変態前
のオーステナイト組織そのものをより一層超微細なもの
としない限りは実現が無理であると考えられ、「果たし
てパーライトブロックサイズの飛躍的な微細化が伸線性
の顕著な改善につながって到達強度及び延性の更なる向
上を実現できるのか否か」についても十分に確認できな
いのが現状であった。
However, in terms of miniaturization of the pearlite block size, in reality, it is considered impossible to realize unless the austenite structure before pearlite transformation itself is made even finer as described above. In the present situation, it was not possible to sufficiently confirm whether or not the drastic miniaturization of the pearlite block size would lead to a remarkable improvement in the wire drawability and the ultimate strength and ductility could be further improved.

このようなことから、本発明が目的としたのは、従来の
制御圧延技術とは全く異なった新しい手段によって従来
技術では到底実現が不可能だった均一超微細オーステナ
イト組織を実現し、これによってその後に形成される変
態組織をも均一で超微細なものとなし得る手段を提供す
ることであり、更には、これによってコードワイヤーの
フィラメント用素線材として好適な高い到達強度(例え
ば380kgf/mm2以上の引張強さ)と優れた延性(例えば20
回以上の捻回値及び180度屈曲破壊確率5%以下)を兼
備した伸線強化鋼線用素線材の実現を可能ならしめるこ
とにも狙いが置かれた。
From the above, the present invention aims to realize a uniform ultrafine austenite structure that could not be realized in the conventional technology by a new means which is completely different from the conventional controlled rolling technology. It is to provide a means capable of forming a uniform and ultrafine transformation structure formed in, further, high ultimate strength suitable for the filament wire material of the cord wire (for example, 380 kgf / mm 2 or more). Tensile strength) and excellent ductility (eg 20
The aim was also to make it possible to realize a wire rod for wire-strengthened reinforced steel wire that has both a twisting value of more than one turn and a probability of 180 degree bending failure of 5% or less).

〈課題を解決するための手段〉 そこで、本発明者等は上述の目的を達成すべく、第一に
“冷却によって変態する前のオーステナイト結晶粒”を
従来技術による以上に微細化し得る熱間加工手段を見出
すべく鋭意研究を重ねた。
<Means for Solving the Problems> Therefore, in order to achieve the above-mentioned object, the inventors of the present invention firstly performed a hot working capable of making the “austenite crystal grains before transformation by cooling” finer than the conventional technique. We have earnestly studied to find means.

ここで特に留意したことは、「既に存在しているオース
テナイト粒を幾ら加工しても、新たなオーステナイト粒
が熱間加工での再結晶によって生成される限り本発明が
目的とする超微細オーステナイト粒組織は実現できな
い」との事実である。即ち、細粒を得るのに最も好適な
制御圧延にて生成し得る結晶粒の大きさも結局は圧延前
のオーステナイト粒の大きさに依存してしまうので、何
らかの手段によって、加工を受ける前のオーステナイト
粒が徹底的に微細な状態で生成するような手当てを講じ
ることしか“従来技術が包含していたオーステナイト粒
微細化の限界”を打破することができないとの観点に立
って研究を進めた訳である。
What has been particularly noted here is, "however the existing austenite grains are processed, as long as new austenite grains are generated by recrystallization in hot working, the ultrafine austenite grains targeted by the present invention are An organization cannot be realized ”. That is, since the size of the crystal grains that can be generated by the most suitable controlled rolling to obtain fine grains eventually depends on the size of the austenite grains before rolling, by some means, the austenite before being processed is processed. The reason why the research was advanced from the viewpoint that "the limit of austenite grain refinement included in the prior art" can be overcome only by taking measures to generate grains in a completely fine state. Is.

その結果、本発明者等は、まず次の(a)乃至(e)項
に示すような知見を得るに至った。即ち、 (a) 鋼を熱間加工する場合、加工の前段階で既知の
熱間加工における如き熱履歴或いは加工履歴を経させ、
しかる後、一旦鋼組織の少なくとも一部がフェライト組
織を呈するように温度と組織の管理を行ってから、加工
の最終段階として塑性加工を加えながら温度を上げて変
態点を超えさせ、前記フェライト組織をオーステナイト
組織に逆変態させると、従来の制御圧延等では到底得ら
れないような超微細オーステナイト組織が実現できる。
As a result, the present inventors have first obtained the knowledge as shown in the following items (a) to (e). That is, (a) in the case of hot working of steel, it undergoes a heat history or a working history as in known hot working in the pre-processing stage,
Then, once the temperature and the structure are controlled so that at least a part of the steel structure exhibits a ferrite structure, the temperature is raised to exceed the transformation point while applying plastic working as the final stage of processing, and the ferrite structure is By reverse-transforming into an austenite structure, an ultrafine austenite structure that cannot be obtained by conventional controlled rolling or the like can be realized.

(b) また、逆変態によって生じる上記超微細オース
テナイト組織は、上述のように、熱間加工が最終段階に
至る前の加工途中において一旦逆変態のための前組織
(フェライトを主体とする組織)が得られるような温度
条件下に鋼材を置き、続く加工の最終段階でこのフェラ
イト組織に塑性加工を加えながら温度を上げて変態点を
超えさせると言う処理を施せば実現されるが、加工の最
初の段階から逆変態によってオーステナイト組織とする
ための前組織(フェライトを主体とする組織)を準備し
ておき、まずこれに冷間温度域や温間温度域での加工を
加えた後、加工の最終段階で「塑性加工を加えながら温
度を上げて変態点を超えさせる」と言う処理を施すこと
によっても実現される。
(B) Further, as described above, the ultrafine austenite structure produced by the reverse transformation has a pre-structure (structure mainly composed of ferrite) for the reverse transformation once during the processing before the hot working reaches the final stage. It can be realized by placing the steel material under the temperature condition so that the above temperature can be obtained, and performing the process of raising the temperature and exceeding the transformation point while applying plastic working to this ferrite structure at the final stage of the subsequent processing. A pre-structure (structure mainly composed of ferrite) for preparing an austenite structure by reverse transformation is prepared from the first stage, and first, processing is performed in the cold temperature range or the warm temperature range, and then the processing is performed. It is also realized by performing a process of "increasing the temperature and increasing the temperature to exceed the transformation point while applying plastic working" at the final stage of.

(c) 上述のように、フェライト組織に塑性加工を加
えながら温度を上げて変態点を超えさせてオーステナイ
ト組織へ逆変態させる場合、該逆変態を十分に完了させ
るには、塑性加工を加えながら実施する温度上昇過程が
終った後、完全な平衡状態におけるA1変態点、即ちAe1
点の温度以上に一定時間保持することが好ましい。
(C) As described above, when plastic transformation is applied to the ferrite structure to raise the temperature to exceed the transformation point and undergo reverse transformation to the austenite structure, in order to sufficiently complete the reverse transformation, while performing plastic working After completion of the temperature rise process to be carried out, the A 1 transformation point in perfect equilibrium, that is, Ae 1
It is preferable to maintain the temperature above the spot for a certain period of time.

(d) このようにして得られた超微細粒オーステナイ
ト組織の熱間加工鋼材は、その後、製品に目的とする特
性を付与すべく従来から適用されている各種冷却手段
(例えば放冷,徐冷,保熱,加速,冷却,加工を加えな
がらの冷却,焼入,或いはそれらの組み合わせ等)の何
れによって冷却しても従来技術では得られない均一で超
微細な変態組織となる。
(D) The hot-worked steel material having an ultrafine-grained austenite structure thus obtained is then subjected to various cooling means (eg, standing cooling, gradual cooling) that have been conventionally applied to impart desired properties to the product. , Heat retention, acceleration, cooling, cooling while applying work, quenching, or a combination thereof), a uniform and ultrafine transformation structure cannot be obtained by conventional techniques.

(e) 更に、このような熱間加工手段によるときは、
熱間加工鋼材は「フェライト→オーステナイト→フェラ
イト」の相変態を潜るので加工中に析出した炭化物や窒
化物(これらはしばしば鋼の強化のために利用される)
はマトリックスとの結晶格子の整合性を無くし、該炭化
物や窒化物による鋼の強化機構は“整合析出強化”から
“非整合析出強化”へと変化することになる。このた
め、析出強化を狙った鋼材では、脆化を伴うことなく強
化されると言う極めて好ましい効果がもたらされる。
(E) Furthermore, when using such hot working means,
Hot-worked steel materials undergo a phase transformation of "ferrite → austenite → ferrite", so carbides and nitrides precipitated during processing (these are often used for strengthening steel).
Eliminates the matching of the crystal lattice with the matrix, and the strengthening mechanism of the steel by the carbide or nitride changes from "coherent precipitation strengthening" to "non-coherent precipitation strengthening". Therefore, a steel material aiming at precipitation strengthening brings about an extremely preferable effect that it is strengthened without embrittlement.

そして、上述のような新たな知見を得た本発明者等は、
この知見を伸線用高炭素鋼素線の製造においても生かす
べく更に研究を重ねたところ、以下に示す如き知見をも
得ることができた。
And, the present inventors who obtained the new knowledge as described above,
Further research was conducted to make use of this knowledge in the production of high-carbon steel wire for wire drawing, and the following knowledge was also obtained.

まず、本発明者等は、コードワイヤー等の素線として用
いられるフィラメントの到達強度と延性の更なる向上を
図るため、従来のパテンティング材の伸線性(限界加工
度)が低い原因につき様々な工夫を凝らした手法を駆使
して再検討を行い、第4図に示す如く、パーライトブロ
ックサイズの微細化が進むにつれて限界加工値は向上す
るが、その微細化が進めば進むほど限界加工値は一層顕
著な上昇を続けることを確認した。
First, the inventors of the present invention intend to further improve the ultimate strength and ductility of filaments used as element wires of cord wires and the like, and therefore, there are various reasons for the low drawability (limit workability) of conventional patenting materials. A re-examination was conducted by making full use of a devised method, and as shown in Fig. 4, the limit machining value improves as the pearlite block size becomes finer, but as the refinement progresses, the limit machining value becomes It was confirmed that it would continue to rise even more significantly.

そこで、「高炭素鋼線材であっても適正な温度域で昇温
しながら適当な塑性加工を加えればオーステナイト粒を
超微細化できる」との前記(a)乃至(e)項に示した
知見をも取り入れてパーライトブロックサイズの微細化
につき更に検討を行い、「上述のように超微細化したオ
ーステナイト粒を調整冷却してパーライト変態を起こさ
せれば、従来にない極めて微細なパーライトブロックが
生成されて伸線性が格段に改善され、素線材にパテンテ
ィングを施さなくても伸線加工によって得られるフィラ
メントの到達強度と延性が著しく向上する」との事実を
見出したのである。
Therefore, the findings shown in the above (a) to (e) that "austenite grains can be made ultrafine if appropriate plastic working is applied while raising the temperature in an appropriate temperature range even for high carbon steel wire rods" In addition, we conducted a further study on the miniaturization of the pearlite block size, and said, `` If the ultrafine austenite grains are adjusted and cooled to cause the pearlite transformation as described above, an extremely fine pearlite block that has never been produced is generated. The wire drawability is remarkably improved, and the ultimate strength and ductility of the filament obtained by wire drawing are significantly improved without patenting the wire material. "

本発明は、上記知見事項等に基づいてなされたもので、 「C含有量が2.5%以下で、少なくとも一部がフエライ
トからなる組織の項を、歪量:20%以上の塑性加工を加
えつつAc1点以上(好ましくはAc3点以上)の温度域に昇
温するか、或いはこの昇温の後Ae1点の温度域に1時間
を超えない時間保持することによって、前記フェライト
からなる組織の一部又は全部を一旦オーステナイトに変
態(逆変態)させ、その後冷却することにより超微細組
織熱間加工鋼材を安定して製造し得るようにした点」 に特徴を有し、更には、 「C含有量が0.70〜0.90%で、600℃〜Ae1点の温度域に
あって少なくとも一部がフエライトからなる組織の鋼
を、歪量:20%以上の塑性加工を加えつつ、昇温速度:30
℃/sec以上で昇温しながらAc3点以上の温度域に昇温す
るか、この昇温の後該温度域に保持することによってフ
ェライトからなる組織を一旦オーステナイトに変態さ
せ、その後調整冷却を施してパーライト変態を生起させ
ることによって、伸線性が良好で到達強度及び延性の優
れた伸線強化鋼線を実現できる超微細組織鋼材を安定し
て製造し得るようにした点」 をも特徴とするものである。
The present invention has been made on the basis of the above-mentioned findings and the like. “The C content is 2.5% or less, and at least a part of ferrite is added to the strain term while adding plastic working of a strain amount of 20% or more. Microstructure consisting of the ferrite, by raising the temperature to the Ac 1 point or higher (preferably Ac 3 point or higher), or by holding the temperature in the Ae 1 point for a time not exceeding 1 hour after the temperature rise. Part or all of the alloy is transformed into austenite (reverse transformation) and then cooled to enable stable production of ultra-fine structure hot-worked steel material. ” Steel with a C content of 0.70-0.90% and a structure in the temperature range of 600 ° C-Ae 1 point, at least a part of which is ferrite, strain rate: 20% : 30
While increasing the temperature at ℃ / sec or more, the temperature is raised to a temperature range of Ac 3 point or higher, or after this temperature rising, the structure made of ferrite is once transformed into austenite, and then controlled cooling is performed. It is possible to stably produce an ultrafine structure steel material that can realize a wire-strengthened steel wire having good wire drawability and excellent ultimate strength and ductility by causing the pearlite transformation. To do.

ところで、ここで云う「フェライト組織」とはオーステ
ナイト相に対比するフェライト相から成る組織を意味し
ており、等方的なフェライト組織だけではなく、針状フ
ェライト組織,パーライト組織,ベイナイト組織,マル
テンサイト組織,焼戻しマルテンサイト組織等、フェラ
イト相を構成要素とする何れの形態のフェライト組織を
も意味するものである。
By the way, the term "ferrite structure" as used herein means a structure composed of a ferrite phase in contrast to an austenite phase, and not only isotropic ferrite structure but also acicular ferrite structure, pearlite structure, bainite structure and martensite structure. It means any form of a ferrite structure having a ferrite phase as a constituent element, such as a structure and a tempered martensite structure.

また、本発明に係る方法において素材とする鋼は、「C
含有量が2.5%以下で、かつ少なくとも一部がフエライ
トからなる組織の鋼」であればその他の構成成分や組成
を問うものではなく、炭素鋼であっても合金鋼であって
も一向に差し支えない。なお、「少なくとも一部がフエ
ライトからなる組織の鋼」とは、“全てがフエライト組
織である鋼”は勿論、“フェライトと炭化物,窒化物,
金属間化合物の一種以上とからなる混合組織鋼",“フェ
ライトとオーステナイトから成る混合組織鋼”或いは
“フエライト,オーステナイトと炭化物,窒化物,金属
間化合物の一種以上とから成る混合組織鋼”等をも意味
することは言うまでもない。
Further, the steel used as a raw material in the method according to the present invention is "C
As long as the content is 2.5% or less and the steel has a structure in which at least part of it is ferrite, it does not matter about the other constituent components or composition, and it does not matter whether it is carbon steel or alloy steel. . It should be noted that "steel having a structure in which at least a part is made of ferrite" means not only "steel having a whole ferrite structure" but also "ferrite and carbide, nitride,
"Mixed structure steel composed of one or more intermetallic compounds", "Mixed structure steel composed of ferrite and austenite" or "Mixed structure steel composed of ferrite, austenite and carbide, nitride, one or more of intermetallic compounds", etc. It goes without saying that it also means.

ここで、鋼中のC含有量を特に2.5%以下に限定したの
は次の理由によるもである。即ち、Cは鋼を構成する合
金元素のうち最も基本的なものであって、Feベースの合
金、つまり鋼には必ず目的に合わせた適正量のCが含有
されているが、このCの適正量については本質的には鋼
の合金系設計の観点から決められるものである。しかし
ながら、C含有量が2.5%を超えると巨大な共晶セメン
タイトやグラファイトが現れて組織の均一微細化ができ
なくなる。従って、本発明においては鋼中C含有量の上
限を2.5%と定めた。そして、本発明によれば、“商用
の低炭素鋼”から“従来技術では超微細粒組織を得るこ
とが非常に困難であった純鉄”に至るまで超微細組織が
得られるので、C含有量の下限を限定する必要はない。
Here, the reason why the C content in the steel is particularly limited to 2.5% or less is as follows. That is, C is the most basic alloying element of steel, and Fe-based alloys, that is, steels, always contain a proper amount of C according to the purpose. The amount is essentially determined from the viewpoint of the alloy system design of steel. However, if the C content exceeds 2.5%, a huge eutectic cementite or graphite appears and it becomes impossible to uniformly refine the structure. Therefore, in the present invention, the upper limit of the C content in steel is set to 2.5%. Further, according to the present invention, an ultrafine structure can be obtained from "commercial low carbon steel" to "pure iron for which it was very difficult to obtain an ultrafine grain structure in the prior art". It is not necessary to limit the lower limit of the amount.

その上、本発明の手段によれば、炭素鋼だけではなく各
種の合金鋼においても、C以外の成分に格別に影響され
ることなく組織が著しく微細化した新規な強靭性熱間加
工材を実現できることから、炭素鋼又は合金鋼における
C以外の成分の組織範囲は特に制限されないことは前述
した通りであり、C含有量と組織中のフェライト粒径を
もってすれば本発明が意図する熱間加工鋼材の特定が十
分になされ得ることは明瞭である。
In addition, according to the means of the present invention, not only carbon steel but also various alloy steels, a novel toughness hot work material having a significantly refined structure without being significantly affected by components other than C is provided. As described above, the structural range of the components other than C in the carbon steel or the alloy steel is not particularly limited because it can be realized, and if the C content and the ferrite grain size in the structure are taken into consideration, the hot working intended by the present invention is performed. It is clear that the steel material can be fully specified.

ただ、伸線強化用としてパーライト組織とするものにつ
いては、C含有量が0.70%未満であるとフィラメントの
到達強度を目標の380kgf/mm2まで高めるのが難しく、一
方、0.90%を超えてCを含有させるとセメンタイトが析
出して却って引張強度の低下を招くのでC含有量は0.70
〜0.90%とし、C以外のSi含有量については0.20〜0.30
%,Mn含有量については0.45〜0.55%とするのが良い。
However, regarding the pearlite structure for strengthening the wire drawing, if the C content is less than 0.70%, it is difficult to increase the ultimate strength of the filament to the target of 380 kgf / mm 2 , while the C content exceeds 0.90%. If C is included, cementite precipitates and rather lowers the tensile strength, so the C content is 0.70.
〜0.90%, and Si content other than C is 0.20〜0.30
%, Mn content is preferably 0.45 to 0.55%.

更に、所望の超微細組織熱間加工鋼材を得るための加工
方法としては、既知の板圧延機,シームレス鋼管の各種
圧延機,穿孔機,条鋼・線材等のための孔型圧延機,引
抜き機の他、周知のハンマー,スエージャー,ストレッ
チ・レデューサー,ストレッチャー,ねじり加工機等を
使用することで所要の温度域にて所要加工度の加工が行
える方法であれば何れをも採用することができ、格別に
制限されるものではない。
Further, as a processing method for obtaining a desired ultrafine structure hot-worked steel material, known plate rolling machines, various rolling machines for seamless steel pipes, piercing machines, hole-type rolling machines for bar steel and wire rods, drawing machines, etc. In addition to the above, any well-known hammer, swager, stretch reducer, stretcher, twisting machine, etc. can be used as long as it is a method capable of processing the required degree of processing in the required temperature range. , Is not particularly limited.

上述のように、本発明は、鋼の熱間加工に当って、少な
くとも熱間加工の最終段階の前で鋼材にフェライトを含
む組織を現出しておき、この組織に組成加工を加えなが
ら温度を上げて上記フェライトをフェライトからオース
テナイトへと逆変態させる工程を入れることより従来は
実現不可能であった新規な均一超微細組織熱間加工鋼材
(例えば平均フェライト結晶粒径が10μm以下,望まし
くは5μm以下の鋼材や、極めて微細なパーライトブロ
ックサイズを有する鋼材等)を実現させることを骨子と
しているが、以下、本発明に係る熱間加工鋼材を製造す
る際の諸条件を前記の如くに限定した理由を説明する。
As described above, in the present invention, in hot working of steel, at least before the final stage of hot working, a structure containing ferrite is exposed in the steel material, and the temperature is increased while the composition working is applied to this structure. A new uniform ultra-fine structure hot-worked steel material (e.g., average ferrite grain size of 10 μm or less, preferably 5 μm, which could not be realized in the past by adding a step of reversely transforming the above ferrite from austenite to ferrite) The main point is to realize the following steel materials and steel materials having an extremely fine pearlite block size, etc., but the various conditions for manufacturing the hot-worked steel material according to the present invention are limited to the above as described above. Explain the reason.

〈作用〉 A)少なくとも一部がフェライトである組織を前組織と
する理由 本発明に係る熱間加工鋼材の製造法において、フェライ
ト単独組織又はフェライトを中心とした混合組織を前組
織としたのは、前述したように本発明が鋼に塑性加工を
加えながらフェライト相からオーステナイト相へ逆変態
を起こさせることを主要な要件としているからであり、
これによって例を見ない微細オーステナイト粒が生成
し、その後の冷却により該微細オーステナイト粒から均
一で超微細な変態組織が発生するようになるからであ
る。
<Operation> A) Reason for using a structure having at least a part of ferrite as the prestructure In the method for manufacturing a hot-worked steel material according to the present invention, the ferrite single structure or the mixed structure centering on ferrite is used as the prestructure. This is because, as described above, the present invention has a main requirement to cause reverse transformation from a ferrite phase to an austenite phase while applying plastic working to steel,
This is because unprecedented fine austenite grains are generated, and a uniform and ultrafine transformation structure is generated from the fine austenite grains by subsequent cooling.

なお、フェライトが多い方が本発明の効果は大きいが、
鋼種によって熱間加工途上で“フェライト100%”或い
は“フェライトと炭化物(鋼種によっては窒化物やその
他の析出物の場合もある)が100%”と言う組織を実現
することが困難であることもあり、また、製品によって
は“フェライトとオーステナイト”又は“フェライトと
オーステナイトと炭化物(場合によっては窒化物,或い
はその他の化合物や析出物と言うこともあり得る)”と
なるものもあるが、何れの場合にもフェライトの体積率
は20%以上、好ましくは50%以上であることが望まし
い。
Although the effect of the present invention is greater when the amount of ferrite is greater,
Depending on the steel type, it may be difficult to realize a structure that "100% of ferrite" or "100% of ferrite and carbide (depending on the steel type, it may be nitride or other precipitates)" during hot working. Yes, and depending on the product, "ferrite and austenite" or "ferrite, austenite and carbide (in some cases it may be called nitride, or other compounds or precipitates)" Also in this case, the volume ratio of ferrite is 20% or more, preferably 50% or more.

ところで、伸線強化用としてパーライト組織とするもの
については、“少なくとも一部がフェライトである組織
を前組織とする鋼材”を「600℃〜Ae1点の温度域にある
もの」としたが、これは、加工開始温度が600℃未満で
あると加工終了温度(Ac3点以上)に達するまでに時間
がかかり過ぎてオーステナイト粒の微細化が困難になる
こと、及び加工開始温度から加工終了温度に到達するま
での昇温幅が大き過ぎて加工終了温度が目標のAc1点以
上にまで到達することが困難になることを考慮したため
である。従って、何らかの圧延技術の改善或いは補助加
熱手段の併用等によって加工終了温度をAc1点以上に到
達せしめることが可能である場合には、この加工開始温
度は600℃未満の任意の温度とすることができる。ま
た、加工開始温度がAe1点(伸線強化用としてパーライ
ト組織とする前記鋼では720℃前後)を超えると言うこ
とは鋼材組織の一部にオーステナイトが現われがちであ
ることを意味し、この場合にはオーステナイトの微細化
効果が小さくなることから、加工開始はAe1点を下回る
温度域とする。
By the way, regarding the pearlite structure for strengthening the wire drawing, "a steel material having a structure having at least a part of ferrite as the front structure" was defined as "the one in the temperature range of 600 ° C to Ae 1 point", This is because if the processing start temperature is less than 600 ° C, it takes too much time to reach the processing end temperature (Ac 3 points or more), and it becomes difficult to refine the austenite grains. This is because it was considered that it is difficult to reach the target Ac 1 point or higher at the processing end temperature because the temperature rise range until reaching is too large. Therefore, if it is possible to reach the processing end temperature Ac 1 point or higher by improving some rolling technology or using auxiliary heating means, set the processing start temperature to any temperature lower than 600 ° C. You can Further, that the working start temperature exceeds Ae 1 point (around 720 ° C. in the steel having a pearlite structure for strengthening wire drawing) means that austenite tends to appear in a part of the steel material structure. In this case, since the effect of refining austenite becomes small, the processing is started in the temperature range below Ae 1 .

B)フェライト相→オーステナイト相へ逆変態させる際
の組成加工の歪量 この時の塑性加工の歪量は、次の三つの作用を生起させ
る点で重要である。一つは、フェライトを加工すること
により加工硬化したフェライトから非常に微細なオース
テナイトの結晶粒が加工により誘起され生成する作用で
あり、二つ目は、フェライトがオーステナイトに変態す
る変態点にまで被加工材の温度を上昇させるための加工
発熱を発生する作用であり、三つ目は、生成した微細な
オーステナイトの結晶を加工硬化させて、その後のフェ
ライト生成に際して更に微細なフェライト粒を加工誘起
変態生成させる作用である。
B) Strain Amount of Composition Processing at the Time of Reverse Transformation from Ferrite Phase to Austenite Phase The strain amount of plastic working at this time is important in that the following three actions are caused. One is the action of forming extremely fine austenite crystal grains from the work-hardened ferrite by processing, and the second is the effect that the ferrite is transformed to austenite. The third is the action of generating heat generated by working to raise the temperature of the worked material.The third is work hardening of the generated fine austenite crystals, and the work-induced transformation of finer ferrite grains during subsequent ferrite formation. It is an action to generate.

しかるに、該塑性加工の歪量が20%未満の場合には、フ
ェライトからオーステナイトに変態させても微細なオー
ステナイト粒の“加工による誘起生成”が不十分であ
り、生成するオーステナイト結晶粒を目標とする15μm
以下にすることが難しくなる。また塑性加工の歪量が20
%未満では加工による発熱が小さいため、加工中に被加
工材の温度を上昇させて逆変態を起こさせるための何ら
かの補助加工手段が不可欠であるとの不都合を生じる。
However, when the strain amount of the plastic working is less than 20%, even if the ferrite is transformed to austenite, the "induced formation" of fine austenite grains is insufficient, and the austenite crystal grains to be produced are targeted. 15 μm
It becomes difficult to do the following. Also, the strain amount of plastic working is 20
If it is less than%, the heat generated by working is small, so that there arises a disadvantage that some auxiliary working means for raising the temperature of the material to be processed to cause reverse transformation during working is indispensable.

つまり、塑性加工の歪量を20%以上とすることによって
始めて15μm以下の均一な微細オーステナイト組織が比
較的容易に実現するようになるので、フェライト相から
オーステナイト相へ逆変態させる際に加えられる塑性加
工の歪量は20%以上と定めた。ただ、この塑性加工の歪
量が50%以上になると、加工形状と加工速度次第では補
助加熱手段を使わなくても該加工だけで所望の作用・効
果が完全に得られるようになるので、フェライト相から
オーステナイト相へ逆変態させる際に加える塑性加工の
歪量はできれば50%以上とすることが望ましい。
In other words, a uniform fine austenite structure of 15 μm or less can be realized relatively easily for the first time by setting the strain amount of plastic working to 20% or more. Therefore, the plasticity added during the reverse transformation from the ferrite phase to the austenite phase can be achieved. The distortion amount of processing was set to 20% or more. However, if the strain amount of this plastic working is 50% or more, depending on the working shape and working speed, the desired action and effect can be completely obtained without using auxiliary heating means. It is desirable that the strain amount of plastic working applied when the phase is reversely transformed to the austenite phase is 50% or more if possible.

ところで、第5図は、加工開始温度を650℃,加工終了
温度を900℃,この区間の昇温速度を100℃/secとした条
件の下で高炭素鋼線を塑性加工しながら加熱した後パー
ライト変態させたものについて、塑性加工度(加工後の
素線材の断面積を加工前の鋼線材の断面積で除した値の
百分率)とパーライトブロックサイズの関係を調査した
結果を示したグラフである。
By the way, FIG. 5 shows that after heating the high carbon steel wire while plastic working under the conditions that the working start temperature is 650 ° C., the working end temperature is 900 ° C., and the heating rate in this section is 100 ° C./sec. A graph showing the results of investigating the relationship between the plastic workability (percentage of the value obtained by dividing the cross-sectional area of the wire after processing by the cross-sectional area of the steel wire before processing) and the pearlite block size for the pearlite transformed material. is there.

この第5図からは、塑性加工度が小さくなるにつれてパ
ーライトブロックサイズが急激に粗大化することが分か
る。これは、塑性加工度が小さくなるにつれてパーライ
トに変態する前のオーステナイト粒の微細化効果が薄れ
ることによるものである。また、第5図から明らかなよ
うに、塑性加工度が20%未満であると、パーライトブロ
ックサイズは非常に大きく、通常材と同等レベルになっ
ている。
From this FIG. 5, it can be seen that the pearlite block size suddenly coarsens as the plastic working degree decreases. This is because the effect of refining the austenite grains before transformation into pearlite diminishes as the degree of plastic working decreases. Further, as is clear from FIG. 5, when the plastic workability is less than 20%, the pearlite block size is very large and is on the same level as that of the normal material.

なお、このように微細なパーライト組織を得るための線
材の塑性加工は、線材ミルによる圧延,引抜ダイスによ
る伸線,或いはロールベンダー等、あらゆる加工機によ
って行うことができる。
The plastic working of the wire to obtain such a fine pearlite structure can be performed by any processing machine such as rolling by a wire mill, wire drawing by a drawing die, or roll bender.

C)フェライト相からオーステナイト相へ逆変態させる
際の昇温温度 被加工鋼材の昇温温度は、フェライトがオーステナイト
に逆変態する温度、即ちAc1点以上にまで上昇すること
が必須である。勿論、Ac1点以上の温度域であってもそ
の温度がAc3点未満であるとフェライトとオーステナイ
トの二相混合組織になるが、本発明に係る方法では温度
上昇させながら加工を加えるので、Ac3点未満の温度域
であっても結晶粒は加工と再結晶によって十分に微細化
している。しかしながら、「フェライトを加工すること
により、加工硬化したフェライトから非常に微細なオー
ステナイトの結晶粒が加工により誘起されて生成する」
という本発明に係る方法での特徴的な作用・効果を十分
に発揮させるためには、できればAc3点以上にまで昇温
することが望ましい。もっとも、製品によってはフェラ
イトとオーステナイトとの二相組織にする必要があるも
のもあり、このような製品に対して昇温温度をAc3点未
満の温度域で留めておくことが必要であることは言うま
でもない。
C) Temperature rising temperature at the time of reverse transformation from ferrite phase to austenite phase It is essential that the temperature rising temperature of the steel material to be processed rises to the temperature at which ferrite reversely transforms to austenite, that is, Ac 1 point or higher. Of course, even if it is in the temperature range of Ac 1 point or more, if the temperature is less than Ac 3 point, a two-phase mixed structure of ferrite and austenite will be obtained, but in the method according to the present invention, processing is performed while increasing the temperature, Even in the temperature range below the Ac 3 point, the crystal grains are sufficiently refined by processing and recrystallization. However, “By processing ferrite, very fine austenite crystal grains are generated from the work-hardened ferrite by processing and are generated.”
In order to fully exhibit the characteristic actions and effects of the method according to the present invention, it is desirable to raise the temperature to the Ac 3 point or higher if possible. However, some products need to have a two-phase structure of ferrite and austenite, and it is necessary to keep the temperature rise for these products within the temperature range below the Ac 3 point. Needless to say.

ただ、伸線強化用としてパーライト組織とするものにつ
いては、均一なパーライト組織を得るためパーライト変
態前に完全なオーステナイト相を得なければならず、そ
れ故に加工を加えながら行う昇温の到達温度域はAc3
以上とする必要がある。
However, in the case of a pearlite structure for strengthening the wire drawing, it is necessary to obtain a complete austenite phase before the pearlite transformation in order to obtain a uniform pearlite structure. Must be Ac 3 or higher.

また、伸線強度用としてパーライト組織とするものにつ
いては、昇温時の速度を30℃/secとするのが良い。即
ち、第6図には、線径:6mmの鋼線材につき650℃から加
工を開始して900℃で加工(塑性加工度:50%)を終了後
パーライト変態させた線材について、前記温度区間の昇
温速度とパーライトブロックサイズとの関係を調査した
結果が示されているが、この第6図からは、昇温速度が
30℃/sec未満であるとパーライトブロックサイズが著し
く大きくなることが分かる。そして、従来のパテンティ
ング材のパーライトブロックサイズは20μm程度をあっ
たことを考慮すれば、昇温速度を30℃/sec以上とするこ
とによって従来材以上に微細なパーライトブロックサイ
ズを確保できることが明らかである。なお、より一層安
定した微細なパーライトブロックサイズを確保するため
には、出来れば前記昇温速度は100℃/sec以上とするこ
とが好ましい。
For a pearlite structure for wire drawing strength, the rate of temperature increase is preferably 30 ° C / sec. That is, FIG. 6 shows that for a steel wire rod having a wire diameter of 6 mm, starting from 650 ° C. and finishing at 900 ° C. (plastic working degree: 50%), the pearlite transformation was performed on the wire. The results of an investigation of the relationship between the heating rate and the pearlite block size are shown. From FIG. 6, the heating rate is
It can be seen that the pearlite block size significantly increases when the temperature is less than 30 ° C / sec. Considering that the pearlite block size of the conventional patenting material was about 20 μm, it is clear that a finer pearlite block size than the conventional material can be secured by setting the heating rate to 30 ° C / sec or more. Is. In order to secure a more stable fine pearlite block size, the temperature rising rate is preferably 100 ° C./sec or more if possible.

D)フェライト相からオーステナイト相へ逆変態させる
際に、加工しながら昇温する理由 フェライト相からオーステナイト相へ逆変態させる際に
塑性加工を加えながら昇温するのは、先にも説明したよ
うに“フェライト域での加工によるフェライト粒微細
化",“加工硬化フェライト粒からの微細オーステナイト
粒の加工誘起生成”並びに“オーステナイト粒の加工に
よる微細化”、更には“加工硬化オーステナイト粒から
の微細フェライト粒の歪誘起変態促進”を図るためであ
り、本発明に係る方法においてはこれらの諸作用とそれ
による効果が「加工しながら昇温する」という技術の中
に連続的に凝縮されて現れる訳である。
D) Reason for raising the temperature while performing the reverse transformation from the ferrite phase to the austenite phase The reason for raising the temperature while applying plastic working during the reverse transformation from the ferrite phase to the austenite phase is as described above. "Ferrite grain refinement by processing in the ferrite region", "Work-induced formation of fine austenite grains from work-hardened ferrite grains" and "Fine grain refinement by processing austenite grains", and "Fine ferrite from work-hardened austenite grains" The purpose of this is to promote "strain-induced transformation of grains", and in the method according to the present invention, these various actions and the effects resulting therefrom are continuously condensed in the technique of "increasing temperature while processing". Is.

また、逆変態前の“前組織”が炭化物を含んでいる場合
には、上記加工によって炭化物が機械的に破砕され微細
分散するようになることに加えて、この炭化物がフェラ
イトからオーステナイトへの変態核となって一層微細な
逆変態オーステナイト組織化が促進される。なお、この
場合、加工を加えることによって炭化物の分解固溶が促
され、オーステナイトへの逆変態が促進される効果も大
きくなる。
When the "pre-structure" before reverse transformation contains carbides, the above-mentioned processing causes the carbides to be mechanically crushed and finely dispersed, and in addition, the carbides are transformed from ferrite to austenite. It becomes a nucleus and promotes finer reverse transformation austenite organization. In addition, in this case, the effect of promoting decomposition and solid solution of carbides by the processing is also enhanced.

更に、塑性加工を加えながら昇温してフェライトをオー
ステナイトへ逆変態させる工程は、次のような作用・効
果をももたらす。即ち、従来の制御圧延では「圧延中に
微細な炭化物や窒化物が歪誘起析出して鋼を強化する」
と言う作用も利用されているが、この析出強化作用は同
時に鋼の脆化を招くものであった。そして、該脆化は、
析出物がマトリックスと結晶学的に整合性を持っている
ため析出物の周りのマトリックスが弾性歪場を持つよう
になることに起因したものであり、析出硬化には必ず伴
う現象である。これに対し、本発明に係る方法による
と、析出物と整合性を持ったマトリックスは一旦オース
テナイトへ逆変態し、更にまたフェライトへ変態するた
め完全に析出物との整合性を喪失してしまい、従って脆
化をもたらさなくなる。
Furthermore, the step of increasing the temperature while performing plastic working to reversely transform the ferrite into austenite also brings about the following actions and effects. That is, in conventional controlled rolling, "fine carbides and nitrides strengthen the steel by strain-induced precipitation during rolling."
Although this effect is also utilized, this precipitation strengthening effect also causes embrittlement of the steel. And the embrittlement is
This is because the matrix around the precipitate has an elastic strain field because the precipitate is crystallographically compatible with the matrix, and is a phenomenon that is always associated with precipitation hardening. On the other hand, according to the method of the present invention, the matrix having the consistency with the precipitate once undergoes reverse transformation to austenite, and further transforms to ferrite, thus completely losing the compatibility with the precipitate. Therefore, embrittlement does not occur.

E)加工しつつAc1点以上の温度域に昇温してから、Ae1
点以上の温度域に保持する理由 時により、鋼をAc1点以上の温度域に加工しながら昇温
した後Ae1点以上の温度域に適宜時間保持することは、
均一微細なオーステナイト組織を得るために極めて重要
な要素となるので、必要に応じて採用すべき有用な手段
である。
E) While processing, raise the temperature to the temperature range of Ac 1 point or higher, then Ae 1
Reasons for holding in the temperature range of 1 point or higher For some time, it is necessary to raise the temperature of the steel while processing it to the temperature range of 1 point or higher of Ac and then hold it in the temperature range of 1 point or higher of Ae for an appropriate period of time.
Since it is an extremely important factor for obtaining a uniform fine austenite structure, it is a useful means to be adopted as necessary.

即ち、本発明に係る方法に従って鋼を加工しながら昇温
しオーステナイトへ逆変態させる場合、どうしても加工
速度が速くて急速昇温になりがちであるため、実際には
オーステナイトへの逆変態が進行する時間的余裕に乏し
いことが懸念される。従って、熱間加工が終了した後直
ちに被圧延材を冷却すると加工を受けたフェライト粒が
オーステナイトに未だ変態し切らないうちに冷却される
恐れがあり、逆変態を経ることなしに大きなフェライト
がそのまま残留することも考えられる。これでは、本発
明が狙いとする前述の作用・効果が十分に得られず、本
発明の目的を十分に果たし得ないことにもつながってく
る。そこで、こうした問題をなくするには、所要の条件
で逆変態工程を終了した後、加工歪を内蔵したフェライ
ト粒がオーステナイトに逆変態するための時間的余裕を
持たせるべく、圧延終了後Ae1点以上の温度域で保持す
ることが極めて有効となる。なお、保持温度がAe1点を
下回るとフェライトは熱力学的にもはやオーステナイト
への変態を起こし得ないため、保持温度の下限値は必然
的なAe1点の温度となることは言うまでもない。
That is, when the steel is heated and reversely transformed to austenite according to the method of the present invention, the working speed tends to be rapid and the temperature rises rapidly, so that the reverse transformation to austenite actually progresses. There is a concern that there is not enough time. Therefore, if the material to be rolled is cooled immediately after the hot working is completed, the worked ferrite grains may be cooled before the transformation into austenite is completed, and the large ferrite remains as it is without undergoing reverse transformation. It is possible that it remains. In this case, the above-described actions and effects aimed by the present invention cannot be sufficiently obtained, which leads to the fact that the object of the present invention cannot be sufficiently achieved. Therefore, in order to eliminate such problems, after finishing the reverse transformation process under the required conditions, in order to allow a time margin for the ferrite grains with built-in processing strain to reverse transform to austenite, Ae 1 It is extremely effective to maintain the temperature range above the point. Since the holding temperature ferrite falls below a point Ae can not cause transformation to thermodynamically longer austenitic, the lower limit of the holding temperature is naturally a temperature of inevitable Ae 1 point.

また、Ae1点以上の温度域での所要保持時間は圧延条件
や鋼種によって著しく相違しており、高純度鉄では実用
上ほぼ瞬時とも言える秒単位でも十分であるが、高合金
鋼になると数十分を要するものがある。そこで、保持時
間はこれらを十分にカバーでき、かつ作業性等の面から
も容認できる時間とし、その時間の上限値と下限値は特
に限定しなかった。
Also, the required holding time in the temperature range of Ae 1 point or more is significantly different depending on the rolling conditions and steel types, and in the case of high-purity iron, almost instantaneous seconds can be practically sufficient. Some need enough. Therefore, the holding time is set to a time that can sufficiently cover these and is also acceptable in terms of workability, and the upper limit value and the lower limit value of the time are not particularly limited.

ところで、本発明の方法において逆変態後の冷却条件は
格別に限定されるものではないが、伸線強化用としてパ
ーライト組織とするものについては該組織を得るために
調整冷却を要することは言うまでもない。この調整冷却
の手段としては、例えば鉛浴浸漬や衝風等による冷却方
法が採用でき、これにより逆変態したオーステナイトか
らパーライト変態が生起されて微細なパーライトブロッ
クが生成する。そして、このように製造された素線材は
伸線性が顕著に向上するため、これを素材として高い到
達強度と優れた延性を備えたフィラメントが製造でき
る。
By the way, in the method of the present invention, the cooling condition after reverse transformation is not particularly limited, but it goes without saying that for a pearlite structure for strengthening wire drawing, adjusted cooling is required to obtain the structure. . As the means for this adjustment cooling, for example, a cooling method by immersion in a lead bath or a wind blast can be adopted, whereby pearlite transformation is generated from the reverse transformed austenite and fine pearlite blocks are generated. Since the wire rod produced in this way has a markedly improved drawability, a filament having high ultimate strength and excellent ductility can be produced using this as a raw material.

次に、本発明を実施例に基づいてより具体的に説明す
る。
Next, the present invention will be described more specifically based on examples.

〈実施例〉 実施例 1 まず、第1表に示した各鋼を誘導加熱溶解炉で大気中溶
製した後3トン鋼塊に鋳込み、続いてこれを均熱し分塊
圧延して断面130mm×130mmの鋼片となし、それを100kg
に分割切断したものを熱間鍛造で50mm×30mmの角材に鍛
伸した。その後、鋼Aから鋼Hまでの8鋼種は950℃加
熱焼準し、鋼Iと鋼Jは1150℃加熱後炉冷したものを更
に厚さ9mm,10mm,12mm,15mm,20mm,25mmで幅が何れも30mm
の板状に圧延した帯鋼板とし、鋼Aから鋼Hは再び950
℃加熱焼準し、鋼Iと鋼Jは1150℃加熱炉冷してから、
圧延実験用の素材とした。
<Example> Example 1 First, each steel shown in Table 1 was melted in the air in an induction heating melting furnace and then cast into a 3-ton steel ingot, which was then soaked and slab-rolled to obtain a cross section of 130 mm × Without a 130 mm billet, 100 kg
The pieces cut into pieces were hot forged into 50 mm x 30 mm square bars. After that, the eight steel types from Steel A to Steel H were heat-normalized at 950 ° C, and Steel I and Steel J were heated at 1150 ° C and then cooled in the furnace, and the thickness was 9mm, 10mm, 12mm, 15mm, 20mm, 25mm and width. Is 30mm
Steel strips from steel A to steel H are 950
After normalizing at ℃, Steel I and Steel J are cooled at 1150 ℃
Used as a material for rolling experiments.

試験例i 第1表に示した鋼A〜Kの断面が20mm×30mmの圧延素材
を用い、誘導加熱炉によってそれぞれ第2表に示す如き
温度に加熱後、プラネタリー・ミルによって一気に7.5m
m厚にまで圧延した。従って、各鋼材の加工前の組織
は、同じく第2表に示すように、フェライト単相又はフ
ェライト・ オーステナイト混合組織、或いはこれらと炭化物,金属
間化合物等との混合組織となっていた。なお、光学顕微
鏡では確認できないが、鋼の成分からみて各種の窒化物
が混在していると考えられる。また、圧延機出口での被
圧延材の温度はプラネタリー・ミルでの大圧下圧延によ
る加工発熱で上昇し、「圧延終了温度」として第2表に
示した温度にまで達した。なお、該温度は圧延速度を変
えることによって変化・制御できることが確認された。
Test Example i Steels A to K shown in Table 1 were used rolled materials having a cross section of 20 mm × 30 mm, and each was heated to a temperature as shown in Table 2 by an induction heating furnace, and then 7.5 m at a stretch by a planetary mill.
Rolled to m thickness. Therefore, as shown in Table 2, the structure of each steel material before processing is either ferrite single phase or ferrite. It had an austenite mixed structure or a mixed structure of these with carbides, intermetallic compounds and the like. Although it cannot be confirmed by an optical microscope, it is considered that various nitrides are mixed from the viewpoint of steel composition. Further, the temperature of the material to be rolled at the exit of the rolling mill increased due to the heat generated by the working due to the large reduction rolling in the planetary mill, and reached the temperature shown in Table 2 as the "rolling end temperature". It was confirmed that the temperature can be changed and controlled by changing the rolling speed.

圧延後の鋼材は、鋼Aから鋼Hまでの8鋼種についてそ
れぞれの組織を調査した。圧延放冷材ではフェライト粒
径を測定し、圧延後水冷焼入れした試料ではこれを焼戻
した後、旧オーステナイト粒界を優先腐食させて旧オー
ステナイト粒径を測定した。
For the steel materials after rolling, the structures of eight steel types from steel A to steel H were investigated. Ferrite grain size was measured in the cold-rolled material and tempered in the water-cooled sample after rolling, and then the prior austenite grain boundary was preferentially corroded to measure the former austenite grain size.

なお、鋼Aでは圧延後水冷焼入れした試料も焼入れ組織
にすることができず、水冷のままの試料で初析フェライ
トの生成状況からおぼろげながらフェライト変態前のオ
ーステナイト粒径を推定し測定した。
In Steel A, the sample that was water-quenched after rolling could not have a quenched structure, and the austenite grain size before ferrite transformation was estimated and measured while vague from the generation state of pro-eutectoid ferrite in the sample that had been water-cooled.

一方、比較のため、鋼Aと鋼Eの断面が20mm×30mmの素
材を950℃に加熱後、板圧延実験ミルで850〜825℃で3
パス圧延して放冷した所謂”制御圧延法”と、同様の圧
延を施した後水の噴霧によって650℃まで急冷した後放
冷した“制御圧延・加工冷却法”を施した試料の試作も
行った。なお、これら試料のオーステナイト粒径の測定
は、制御圧延後直ちに塩水中に焼入し、それを焼戻して
得た組織により実施した。
On the other hand, for comparison, steel A and steel E with a cross section of 20 mm x 30 mm are heated to 950 ° C and then heated at 850 to 825 ° C in a plate rolling experimental mill
The so-called "controlled rolling method" of pass rolling and cooling, and the prototype of "controlled rolling / work cooling method" in which the same rolling was performed, followed by rapid cooling to 650 ° C by spraying water and then cooling went. The austenite grain size of these samples was measured by a structure obtained by quenching in salt water immediately after controlled rolling and tempering it.

これらの測定結果を第2表に併せて示した。The results of these measurements are also shown in Table 2.

第2表に示される結果からは次のことが分かる。即ち、
従来、組織を微細化するには最も有効であるとされてい
た“制御圧延・加速冷却法”を適用しても得られる鋼材
の組織は第2表の従来法の欄に示される如くオーステナ
イト粒径で20.2〜24.7μm,フェライト粒径で10.2〜13.1
μmに留まっているが、これに対して本発明に係る方法
を適用するとオーステナイト粒径で3.7〜7.2μm,フェラ
イト粒径で1.9〜5.9μmの鋼材が実現されていて、これ
までにない均一微細な超細粒組織鋼材の得られることが
明らかである。
The following can be seen from the results shown in Table 2. That is,
Conventionally, the microstructure of steel obtained by applying the “controlled rolling / accelerated cooling method”, which was said to be the most effective for refining the microstructure, is austenite grain as shown in the column of the conventional method in Table 2. Diameter 20.2 to 24.7 μm, ferrite grain size 10.2 to 13.1
However, if the method according to the present invention is applied to this, a steel material with an austenite grain size of 3.7 to 7.2 μm and a ferrite grain size of 1.9 to 5.9 μm has been realized, and it has never been possible to achieve a uniform fineness. It is clear that a steel material having a very fine grain structure can be obtained.

また、本発明に係る方法を適用することによる鋼材組織
の均一微細化効果は、極低炭素のフェライト単相鋼から
高炭素高合金の工具鋼まで幅広く具現されることも確認
できた。
It was also confirmed that the effect of uniformly refining the steel structure by applying the method according to the present invention can be widely realized from ultra low carbon ferrite single phase steel to high carbon high alloy tool steel.

試験例ii 第1表に示した鋼Gの板厚が9mm,10mm,12mm,15mm,20mm,
25mmの6種の圧延素材を用い、圧延加工度を変えた熱間
圧延鋼材の試作実験を行った。
Test Example ii Steel G shown in Table 1 has plate thicknesses of 9 mm, 10 mm, 12 mm, 15 mm, 20 mm,
A trial experiment of hot-rolled steel was performed using six types of 25 mm rolled materials and varying the degree of rolling.

ここで、9mm厚及び10mm圧の圧延素材の圧延は、プラネ
タリー・ミルを用いて試験例iにおけると同様1パスで
7.5mmまで圧延した。そして、圧延直後の圧延材の温度
は各々765℃及び790℃までにしか上昇しないので、圧延
機の出口に設けた誘導加熱コイルにて905℃まで急速昇
温した。そして、圧延し誘導加熱処理した試料は一部に
ついては905℃に5秒間保持した後水冷し、また残りに
ついては温度保持なしで直ちに放冷すると言う2通りの
手段で冷却した。
Here, the rolling of the rolling material having a thickness of 9 mm and a pressure of 10 mm is performed in one pass in the same manner as in Test Example i using a planetary mill.
Rolled to 7.5 mm. Since the temperature of the rolled material immediately after rolling rises only to 765 ° C and 790 ° C, respectively, the temperature was rapidly raised to 905 ° C by the induction heating coil provided at the exit of the rolling mill. Then, some of the rolled and induction-heated samples were kept at 905 ° C. for 5 seconds and then water-cooled, and the rest were immediately cooled without holding the temperature.

一方、12mm厚から20mm厚の圧延素材もプラネタリー・ミ
ルを用いて試験例viiにおけると同様に圧延したが、こ
の場合にはプラネタリー・ミル出側での被圧延材の温度
は905℃に達したので、一部については圧延後直ちに放
冷し、また残りについては圧延機出口に設けた誘導加熱
炉にて圧延後5秒間だけ前記温度に保持した後水冷する
と言う2通りの手段で冷却した。
On the other hand, a rolled material with a thickness of 12 mm to 20 mm was also rolled using the planetary mill in the same manner as in Test Example vii, but in this case, the temperature of the rolled material on the exit side of the planetary mill was 905 ° C. As a result, some of them are left to cool immediately after rolling, and the rest are cooled by two means, that is, they are kept at the above temperature for 5 seconds after rolling in an induction heating furnace provided at the exit of the rolling mill and then water cooled. did.

更に、25mm厚の圧延素材は、実験室規模の板圧延機と誘
導加熱炉とを用い、各パス間で誘導加熱炉による加熱を
実施して50℃づつ被圧延材の温度を上げながら各パス5m
m圧下の4パス圧延を連続的に行い、熱間圧延鋼材を得
た。なお、このとき使用した圧延機は、第7図で示すよ
うに誘導加熱炉(1)内にロール(2)が設置され、加
熱炉中で圧延ができるように構成されたものであり、圧
延は、ラインノ前後でダミーの帯鋼に溶接された被圧延
材(3)を赤外線加熱炉(4)で加熱した後、圧延ロー
ル間に設置した誘導加熱コイル(5)で温度を昇温・調
整しながら実施した。そして、圧延された材料は、最終
ロール出口から巻取りコイラ(6)までの間で保熱炉
(7)による保熱,放冷,水冷ノズル(8)による水冷
を施して巻取った。
Furthermore, for a rolled material with a thickness of 25 mm, a laboratory-scale plate rolling machine and an induction heating furnace are used, and heating is performed by an induction heating furnace between each pass to increase the temperature of the material to be rolled by 50 ° C. 5m
Four-pass rolling under m rolling was continuously performed to obtain a hot rolled steel material. The rolling mill used at this time had a roll (2) installed in an induction heating furnace (1) as shown in FIG. 7 and was configured to be rolled in the heating furnace. After heating the material to be rolled (3) welded to the dummy strip steel before and after the line in the infrared heating furnace (4), the temperature is raised and adjusted by the induction heating coil (5) installed between the rolling rolls. While doing. Then, the rolled material was wound by heat retention by the heat retention furnace (7), cooling by water, and water cooling by the water cooling nozzle (8) from the final roll exit to the winding coiler (6).

これらの結果を、処理条件と共に第3表に示した。な
お、第3表において、試験番号が奇数番号のものは圧延
終了後放冷したもので、放冷後のフェライト粒径を測定
しており、また試験番号が偶数のものは圧延終了後905
℃に5秒間等温保持した後水冷焼入れしたもので、5秒
間の等温保持直後のオーステナイト粒径を測定したもの
である。
The results are shown in Table 3 together with the processing conditions. In Table 3, the test numbers with odd numbers are those which were left to cool after rolling and the ferrite grain size after cooling was measured, and those with even test numbers were 905 after rolling.
The sample was kept isothermal at 5 ° C. for 5 seconds and then water-quenched, and the austenite grain size was measured immediately after the sample was kept isothermal for 5 seconds.

第3表に示される結果からは次のことが分かる。即ち、
試験番号2−1と2−2に係る熱間圧延鋼板では20μm
以上の大きなフェライト粒になっており、通常の“加熱
によるオーステナイト化”の後に圧延を施したものと殆
んど同じ状況である。
The results shown in Table 3 show the following. That is,
20 μm for hot rolled steel sheets according to test numbers 2-1 and 2-2
The ferrite particles are large as described above, and the situation is almost the same as that of the case where rolling is performed after normal "austenization by heating".

試験番号2−3及び2−4になると加工誘起逆変態が本
格的に起こり出し、オーステナイト粒はかなり微細にな
るが、全てが加工誘起逆変態による微細オーステナイト
粒だけではなくて、通常のオーステナイト化過程で生成
した大きなオーステナイト粒が残った混合組織になって
いる。このため、冷 却後のフェライト粒も混粒組織になっており、5μm以
下の微細粒と共に15μm以上の大きな粒がいくらか混在
しており、平均オーステナイト粒径は20.6μmになって
いる。
In the case of test numbers 2-3 and 2-4, the work-induced reverse transformation began to occur in earnest, and the austenite grains became considerably finer, but all were not only fine austenite grains due to the work-induced reverse transformation, but also ordinary austenite. It has a mixed structure in which large austenite grains generated in the process remain. Because of this, cold The ferrite grains after rejection also have a mixed grain structure, with some fine grains of 5 μm or less and large grains of 15 μm or more mixed, and the average austenite grain size is 20.6 μm.

試験番号2−5以降になると、オーステナイト粒は全て
加工誘起逆変態による粒径5μm以下の微細オーステナ
イト粒になっている。従って、逆変態加工熱処理によっ
て超微細オーステナイト粒組織を得るためには圧延圧下
量を20%以上とすることが必要であるも、好ましくは30
%以上とするのが良いことが分かる。
After the test number 2-5, all the austenite grains are fine austenite grains having a grain size of 5 μm or less due to the work-induced reverse transformation. Therefore, in order to obtain an ultrafine austenite grain structure by reverse transformation heat treatment, it is necessary to set the rolling reduction amount to 20% or more, but preferably 30% or less.
It turns out that it is good to set it to% or more.

試験番号2−3〜2−6の結果は、圧延後905℃で5秒
間等温保持すると逆変態が進行して混粒組織が減少する
ことを示している。従って、逆変態加工熱処理によって
均一な微細オーステナイト組織を得るためには、圧延条
件によっては圧延後適当な時間等温保持した後急冷する
のが良いことが分かる。
The results of Test Nos. 2-3 to 2-6 indicate that, after rolling and isothermal holding at 905 ° C. for 5 seconds, reverse transformation proceeds and the mixed grain structure decreases. Therefore, in order to obtain a uniform fine austenite structure by reverse transformation heat treatment, it is preferable to hold isothermally for a suitable time after rolling and then rapidly cool depending on the rolling conditions.

なお、試験番号2−11及び2−12の結果からは、補助手
段を併用して昇温しながら圧延できるように工夫すれば
従来の多パス圧延によっても10μm以下の微細なオース
テナイト粒を実現でき、これを出発組織として5μm以
下の微細なフェライト粒組織が得られることを確認でき
る。
From the results of test Nos. 2-11 and 2-12, fine austenite grains of 10 μm or less can be realized even by conventional multi-pass rolling if devised so that rolling can be performed while raising the temperature by using auxiliary means. It can be confirmed that a fine ferrite grain structure of 5 μm or less can be obtained using this as a starting structure.

試験例iii 第1表に示した鋼A,G,Hの板厚が20mmの圧延素材を用い
て、試験例iと同様の圧延試験を実施した。この場合、
高圧下圧延となるために被圧延材の圧延機出側での温度
は加工発熱で上昇するが、その温度はプラネタリー・ミ
ルでの圧延速度によって変化する。そこで、圧延速度の
調整によって圧延終了時の被圧延材の温度を種々に変化
させて調整した。そして、圧延後の被圧延材には、それ
ぞれ別の試料を使い直ちに水冷する処理と誘導加熱によ
って圧延終了時の温度に1分間等温保持したのち水冷す
る処理との2通りの処理が施された。
Test Example iii A rolling test similar to that of Test Example i was carried out using a rolled material having a steel thickness of 20 mm shown in Table 1 and having a thickness of 20 mm. in this case,
Since the rolling is performed under high pressure, the temperature of the material to be rolled on the delivery side of the rolling mill rises due to heat generated by processing, but the temperature changes depending on the rolling speed in the planetary mill. Therefore, the temperature of the material to be rolled at the end of rolling was variously adjusted by adjusting the rolling speed. Then, the rolled material after rolling was subjected to two kinds of treatments, that is, a treatment of immediately cooling with water using different samples and a treatment of holding the same temperature at the end of rolling for 1 minute by induction heating and then cooling with water. .

なお、被圧延材の前組織は、鋼Aがフェライト単相、鋼
Gはフェライト・パーライト・ベンナイト組織及びマル
テンサイトの焼入組織、そして鋼Hはパーライト組織で
あった。
As for the pre-structure of the material to be rolled, Steel A had a ferrite single phase, Steel G had a ferrite-pearlite-bentenite structure and a martensite-quenched structure, and Steel H had a pearlite structure.

これらの結果を、処理条件と共に第4表に示したが、試
験番号3−1〜3−10は圧延前組織がフェライト単相
で、圧延終了温度がAc3点以上まで変わった場合の例で
あり、試験番号3−11〜3−22までは中炭素低合金鋼に
係るものであって、前組織がフェライト・パーライト・
ベイナイトの混合組織で圧延終了温度がAc1点以下からA
c3点以上まで変わった場合の例である。そして、第4表
中にて、試験番号3−7〜3−10における「冷却前組
織」の欄の「オーステナイト面積率」で*印を付したも
のは、焼入組織が得られずオーステナイト粒界が明瞭に
判別できなかったため、冷却後のフェライト組織から推
定判断した結果である。また、同じ欄のフェライト粒径
についても※印を付してあるが、これは上述のようにオ
ーステナイト組織が判然としないため冷却後のフェライ
ト組織から冷却前のフェライトの様子を推定したことを
示すものである。圧延終了・冷却前でのフェライト組織
は、逆変態によって生成したものが粒径5μm以下であ るのに対し、未変態で残っていたフェライト粒群は延伸
しており粒径も5μm以上であったことから両者の判別
推定は十分に可能であった。
These results are shown in Table 4 together with the treatment conditions. Test numbers 3-1 to 3-10 are examples in which the structure before rolling is a ferrite single phase and the rolling end temperature is changed to Ac 3 or higher. Test Nos. 3-11 to 3-22 are related to medium carbon low alloy steels, and the previous structure is ferrite / pearlite /
From the bainite mixed structure where the rolling end temperature is less than Ac 1 point, A
c This is an example when the number of points changes by 3 or more. And, in Table 4, those marked with "Austenite area ratio" in the column of "Pre-cooling structure" in Test Nos. 3-7 to 3-10 are austenite grains in which a quenched structure cannot be obtained. Since the field could not be clearly discriminated, the results were estimated from the ferrite structure after cooling. In addition, although the ferrite grain size in the same column is also marked with *, this indicates that the appearance of ferrite before cooling was estimated from the ferrite structure after cooling because the austenite structure is not clear as described above. It is a thing. The ferrite structure before rolling and before cooling has a grain size of 5 μm or less that is produced by reverse transformation. On the other hand, since the ferrite grains remaining untransformed were stretched and the grain size was 5 μm or more, it was possible to sufficiently discriminate and estimate the two.

第4表に示される結果からは次のことが分かる。即ち、
前組織がフェライト単相の場合には、試験番号3−7以
降の結果に見られるように圧延終了温度が870℃を超え
ると全ての組織が逆変態オーステナイトになることが確
認できる。
The results shown in Table 4 show the following. That is,
When the preceding structure is a ferrite single phase, it can be confirmed that all structures become reverse transformed austenite when the rolling end temperature exceeds 870 ° C, as seen from the results of test number 3-7 and later.

また、中炭素鋼の場合には、圧圧延終了温度が740℃に
なって始めて逆変態オーステナイト組織が現れる(試験
番号3−13参照)。そして、820℃になると、圧延後1
分の等温保持で100%逆変態オーステナイト組織になる
(試験番3−18参照)ことが分かる。なお、等温保持時
間は長くなるとオーステナイト粒径が増大する傾向があ
り、微細な逆変態オーステナイト粒の生成比率を高める
こととオーステナイト粒の成長粗大化を防ぐことの両観
点から、圧延終了温度及び圧延後の保持時間を配慮しな
ければならない。
In the case of medium carbon steel, the reverse transformation austenite structure appears only when the pressure rolling end temperature reaches 740 ° C (see Test No. 3-13). And, when it reaches 820 ℃, 1 after rolling
It can be seen that a 100% reverse transformation austenite structure is obtained by maintaining the temperature isothermally for a minute (see Test No. 3-18). Note that the austenite grain size tends to increase as the isothermal holding time becomes longer, and from both viewpoints of increasing the generation ratio of fine reverse transformation austenite grains and preventing growth coarsening of the austenite grains, the rolling end temperature and rolling Later retention time must be considered.

更に、前組織がマルテンサイトである場合は逆変態オー
ステナイト粒が一層効果的に微細化される(試験番号3
−23〜3−25参照)ことや、前組織が全パーライトの共
析鋼でも、圧延終了温度がAc1点を超えると非常に微細
な組織に変化する(試験番号3−26及び3−27参照)こ
とも確認できる。
Further, when the pre-structure is martensite, the reverse transformation austenite grains are more effectively refined (test number 3).
-23 to 3-25), and even in the case of eutectoid steel in which the anterior structure is all pearlite, it changes to a very fine structure when the rolling end temperature exceeds the Ac 1 point (test numbers 3-26 and 3-27). See also).

なお、このように冷却前のオーステナイト粒が十分に微
細であると、冷却後の鋼材組織も極めて微細なものとな
ることは言うまでもない。
Needless to say, if the austenite grains before cooling are sufficiently fine, the microstructure of the steel material after cooling is also extremely fine.

試験例iv 第1表に示した鋼Dの板厚が20mmの圧延素材を用い、こ
れを740℃,780℃,850℃に加熱してオーステナイトとフ
ェライトの比率を変えたものを出発材として、試験例i
と同様の圧延試験を行った。なお、圧延終了温度は圧延
速度を調整してほぼ810℃になるようにした。また、圧
延前の組織は加熱後圧延せずに焼入した素材で調査し、
圧延後は直ちに水冷焼入れ又は放冷したものと、試験番
号4−7及び4−8の如くに圧延後1分間等温保持した
ものとについて調べた。
Test Example iv A rolled material having a plate thickness of 20 mm of steel D shown in Table 1 was used, which was heated to 740 ° C, 780 ° C, and 850 ° C and the austenite / ferrite ratio was changed to be a starting material. Test example i
A rolling test similar to the above was performed. The rolling end temperature was adjusted to about 810 ° C by adjusting the rolling speed. In addition, the structure before rolling was investigated with the material that was quenched after heating and without rolling,
Immediately after rolling, water-quenched or left-cooled ones and those subjected to isothermal holding for 1 minute after rolling as in Test Nos. 4-7 and 4-8 were examined.

これらの結果を第5表に示す。The results are shown in Table 5.

第5表に示される結果からは次のことが分かる。即ち、
試験番号4−9〜4−12のように、圧延前の組織にフェ
ライトが全くない場合には圧延後のオーステナイト粒径
は30μm位で、従来の制御圧延法による場合と大差ない
が、試験番号4−1〜4−8のように圧延前にフェライ
ト組織が存在したものでは圧延後のオーステナイト粒は
著しく微細化される。
The results shown in Table 5 show the following. That is,
As in Test Nos. 4-9 to 4-12, when there is no ferrite in the structure before rolling, the austenite grain size after rolling is about 30 μm, which is not much different from the conventional controlled rolling method. In the case where the ferrite structure is present before rolling like 4-1 to 4-8, the austenite grains after rolling are remarkably refined.

なお、このようにオーステナイト粒は著しく微細化され
されていると冷却後に十分微細化された組織が得られる
ことは、先に述べた通りである。
As described above, if the austenite grains are remarkably refined, a sufficiently refined structure can be obtained after cooling.

試験例v 第1表に示した鋼Gの板厚が20mmの圧延素材を用い、こ
れを赤外線加熱炉で875℃に加熱した後、圧延前に一旦
放冷し、素材の温度が675℃,650℃,625℃,600℃の各温
度になったときにプラネタリー・ミルで試験例iと同様
に圧延を行った。なお、このとき被圧延材の圧延終了温
度がほぼ850℃に揃うように圧延速度を調整した。ま
た、圧延前の鋼材組織を確認するため、同様素材を875
℃に加熱後675〜600℃の各温度まで放冷し、そのまま圧
延せずに焼入れ・焼戻しして組織観察を行い圧延前の組
織を推測した。
Test Example v A rolled material having a steel G plate thickness of 20 mm shown in Table 1 was used. The material was heated to 875 ° C in an infrared heating furnace and then allowed to cool before rolling. When each temperature of 650 ° C., 625 ° C. and 600 ° C. was reached, rolling was carried out in the planetary mill in the same manner as in Test Example i. At this time, the rolling speed was adjusted so that the rolling finish temperature of the material to be rolled was approximately 850 ° C. Also, in order to confirm the steel structure before rolling, the same material was used
After heating to ℃, it was left to cool to each temperature of 675 to 600 ℃, quenched and tempered without rolling, and the structure was observed to estimate the structure before rolling.

更に、第1表に示した鋼Gの板厚が20mmの材料を塩浴で
パテンティングして“ペイナイト組織”にしたものと、
同様材料を油焼入した後200℃で焼戻して“焼戻しマル
テンサイト組織”にしたものを圧延の素材として、これ
らの素材についても上記と同じ条件で圧延及び後処理し
て組織を観察した。
Further, the steel G having a plate thickness of 20 mm shown in Table 1 was patented in a salt bath to form a "painite structure".
The same material was oil-quenched and then tempered at 200 ° C. to obtain a “tempered martensite structure” as a material for rolling. These materials were also subjected to rolling and post-treatment under the same conditions as above, and the structure was observed.

上述の条件で、一旦完全オーステナイト組織に加熱した
後温度を調整してフェライト組織の割合を変えた前組織
に逆変態圧延を施した場合の結果を、処理条件と共に第
6表に示す。
Table 6 shows the results when the reverse transformation rolling was performed on the pre-structure in which the proportion of the ferrite structure was changed by heating the structure to the completely austenite structure under the above conditions.

第6表の試験番号5−7以降の例からは、冷却前の組織
は15μm以下のオーステナイト粒となっていることが分
かる。従って、熱間圧延中に20%以上のフェライト組織
を準備してから逆変態圧延を施すことにより、熱延ライ
ンで逆変態加工熱処理による超微細組織鋼材を製造し得
ることが確認 できる。
From the examples of test numbers 5-7 and after in Table 6, it can be seen that the structure before cooling is austenite grains of 15 μm or less. Therefore, it was confirmed that by preparing 20% or more of ferrite structure during hot rolling and then performing reverse transformation rolling, it is possible to manufacture ultrafine structure steel material by reverse transformation work heat treatment on hot rolling line. it can.

そして、試験番号5−13及び5−14からは、逆変態圧延
に先立って準備する前組織はベイナイトでもマルテンサ
イトでも良いことが明らかである。
From Test Nos. 5-13 and 5-14, it is clear that the pre-structure prepared prior to reverse transformation rolling may be bainite or martensite.

試験例vi 第1表に示した鋼Iの50mm×30mm断面の角材を用い、こ
れを200℃に加熱後エアハンマーにて1050〜700℃の温度
域で20mm×30mm断面の角材に鍛伸した。続いて、これを
700℃の炉中で5分〜2時間保持して組織をオーステナ
イト,球状炭化物及び窒化物,フェライト並びにパーラ
イトの混合組織にした。その後、700℃炉中から取り出
した上記の鍛伸材に直ちに試験例iと同様の圧延を施
し、放冷した。そして、圧延材は室温まで放冷後、直ち
に焼戻してオーステナイト粒径を測定した。
Test Example vi Using a square bar of steel I having a cross section of 50 mm × 30 mm shown in Table 1, this was heated to 200 ° C. and then forged into a square bar of 20 mm × 30 mm cross section in the temperature range of 1050 to 700 ° C. with an air hammer. . Then, this
The structure was maintained in a furnace at 700 ° C for 5 minutes to 2 hours to form a microstructure of austenite, spheroidal carbide and nitride, ferrite and pearlite. Then, the forged material taken out from the 700 ° C. furnace was immediately rolled in the same manner as in Test Example i and allowed to cool. Then, the rolled material was allowed to cool to room temperature and then immediately tempered to measure the austenite grain size.

この結果を、処理条件と共に第7表に示す。The results are shown in Table 7 together with the processing conditions.

第7表に示される結果からも明らかなように、試験番号
6−1及び6−2ではフェライト相の組織(ここではパ
ーライト)が10%しかないため、圧延 後冷却前のオーステナイト粒径は20μm以上であるが、
熱間鍛造後に700℃で20分間保持した試験番号6−3〜
6−5ではパーライトが増加しているため、逆変態圧延
後のオーステナイト粒径は15μm以下になり、特にフェ
ライト相の組織が13%認められる試験番号6−4になる
と、オーステナイト粒径が5μm以下にまで微細化して
いることが分かる。
As is clear from the results shown in Table 7, in the test numbers 6-1 and 6-2, since the structure of the ferrite phase (here, pearlite) is only 10%, rolling The austenite grain size before post-cooling is 20 μm or more,
Test No. 6-3 held at 700 ° C for 20 minutes after hot forging
In 6-5, since pearlite is increased, the austenite grain size after reverse transformation rolling becomes 15 μm or less, and especially in the case of test number 6-4 where 13% of ferrite phase structure is observed, the austenite grain size is 5 μm or less. It can be seen that it has become even finer.

従って、冷却後にも十分微細化された良好な組織が確保
できることが確認できる。
Therefore, it can be confirmed that a sufficiently fine and fine structure can be secured even after cooling.

実施例 2 第1表に示した各鋼を誘導加熱溶融炉で大気中溶製した
後3トン鋼塊に鋳込み、続いてこれを均熱し分塊圧延し
て断面130m×130mmの鋼片となし、それを100kgに分割切
断したものを熱間鍛造で50mm×30mmの角材に鍛伸した。
その後、鋼Aから鋼Hまでの8鋼種は950℃加熱焼準し
たものを、鋼Kは1050℃加熱焼準したものを、鋼Iと鋼
Jは1150℃加熱後炉冷したものを更に厚さ9mm,10mm,12m
m,15mm,20mm,25mmで幅が何れも30mmの板状に圧延した帯
鋼板とし、その後鋼Aから鋼Hは再び950℃加熱焼準
し、鋼Kは1050℃加熱焼準し、鋼Iと鋼Jは1150℃加熱
炉冷してから圧延実験用の素材とした。
Example 2 Each of the steels shown in Table 1 was melted in the induction heating melting furnace in the air and then cast into a 3 ton steel ingot, which was then soaked and slab-rolled to form a steel piece having a cross section of 130 m × 130 mm. Then, it was cut into 100kg pieces and hot-forged into 50mm x 30mm square pieces.
After that, the eight steel types from Steel A to Steel H were heated at 950 ° C and standardized, Steel K was heated at 1050 ° C and standardized, and Steel I and Steel J were heated at 1150 ° C and then cooled in a furnace. 9mm, 10mm, 12m
A strip steel sheet rolled into a plate shape of m, 15 mm, 20 mm, and 25 mm and a width of 30 mm was obtained. After that, steels A to H were heat-normalized again at 950 ° C, and steel K was heat-normalized at 1050 ° C. Steel J was used as a material for rolling experiments after being cooled in a heating furnace at 1150 ° C.

試験例vii 第1表に示した鋼A〜Kの断面が20mm×30mmの圧延素材
を用い、誘導加熱炉によってそれぞれ第8表に示す如き
温度に加熱後、プラネタリー・ミルによって一気に7.5m
m厚にまで圧延した。従って、各鋼材の加工前の組織
は、同じく第8表に示すように、フェライト単相又はフ
ェライト・オーステナイト混合組織、或いはこれらと炭
化物,窒化物,金属間化合物等との混合組織となってい
た。また、圧延機出口での被圧延材の温度はプラネタリ
ー・ミルでの大圧下圧延による加工発熱で上昇し、「圧
延終了温度」として第8表に示した温度にまで達した。
なお、該温度は圧延速度を変えることによって変化・制
御できることが確認された。
Test Example vii Steels A to K shown in Table 1 were used rolled materials having a cross section of 20 mm x 30 mm, and each was heated to a temperature as shown in Table 8 by an induction heating furnace, and then 7.5 m at a stretch by a planetary mill.
Rolled to m thickness. Therefore, the structure of each steel material before processing was a ferrite single phase or a mixed structure of ferrite and austenite, or a mixed structure of these with carbides, nitrides, intermetallic compounds, etc., as shown in Table 8. . Further, the temperature of the material to be rolled at the exit of the rolling mill was increased by the heat generated by processing by the large reduction rolling in the planetary mill, and reached the temperature shown in Table 8 as the "rolling end temperature".
It was confirmed that the temperature can be changed and controlled by changing the rolling speed.

圧延後の鋼材は、1時間までの間の種々の時間だけ圧延
終了温度に保持してから水冷した。そして、その後まず
焼入れのままの組織で存在しているフェライト粒の粒径
を観察測定し、更に焼戻し処理を施してから急冷によっ
て固定されている急冷直前でのオーステナイト粒の粒径
を測定した。
The steel material after rolling was kept at the rolling end temperature for various times up to 1 hour and then cooled with water. Then, first, the grain size of the ferrite grains existing in the as-quenched structure was observed and measured, and the grain size of the austenite grains immediately before the rapid cooling fixed by the quenching was measured.

一方、比較のため、鋼Aと鋼Eの断面が20mm×30mmの素
材を950℃に加熱後、板圧延実験ミルで850〜825℃で3
パス圧延して放冷した所謂“制御圧延法”と、同様の圧
延を施した後水の噴霧によって650℃まで急冷した後放
冷した“制御圧延・加速冷却法”を施した試料の試作も
行った。なお、これら試料のオーステナイト粒径の測定
は、制御圧延後直ちに塩水中に焼入し、それを焼戻して
得た組織により実施した。
On the other hand, for comparison, steel A and steel E with a cross section of 20 mm x 30 mm are heated to 950 ° C and then heated at 850 to 825 ° C in a plate rolling experimental mill for 3
We also made prototypes of the so-called "controlled rolling method" in which the material was pass-rolled and allowed to cool, and the sample subjected to the "controlled rolling / accelerated cooling method" in which it was rapidly cooled to 650 ° C by spraying water after the same rolling went. The austenite grain size of these samples was measured by a structure obtained by quenching in salt water immediately after controlled rolling and tempering it.

これらの測定結果を第8表に併せて示した。The results of these measurements are also shown in Table 8.

第8表に示される結果からは次のことが分かる。即ち、
従来、組織の微細化には最も有効であるとされていた
“制御圧延・加速冷却法”を適用しても得られる鋼材の
組織は第8表の比較法の欄に示される如くオーステナイ
ト粒径で17.7〜23.4μm,フェライト粒径で9.6〜12.0μ
m前後に留まっているが、これに対して本発明に係る方
法を適用すると圧延後冷却前の段階でもオーステナイト
粒径で2.0〜9.6μm,わずかに残っている未だ逆変態して
いないフェライト粒径で2.0〜4.9μmの鋼材が実現され
ている。この未変態フェライト粒は圧延後の保持時間を
適正にとることによって殆んどオーステナイトに逆変態
させることができる。
The following can be seen from the results shown in Table 8. That is,
Conventionally, the structure of steel obtained by applying the “controlled rolling / accelerated cooling method”, which was said to be most effective for the refinement of the structure, has the austenite grain size as shown in the comparison method column in Table 8. 17.7 to 23.4 μm, ferrite grain size 9.6 to 12.0 μm
However, when the method according to the present invention is applied, the austenite grain size is 2.0 to 9.6 μm even after the rolling and before the cooling, and the ferrite grain size that has not been reverse transformed yet remains slightly. Has achieved steel materials of 2.0 to 4.9 μm. The untransformed ferrite grains can be almost transformed into austenite by appropriately maintaining the holding time after rolling.

適正な保持時間は鋼種によって大幅に異なっており、長
くなり過ぎると逆変態で生成したオーステナイト粒が成
長して粗大化するため、過度な長時間保持は避けなけれ
ばならない。即ち、微細な逆変態オーステナイト粒の生
成比率を高めることと逆変態オーステナイト粒の成長粗
大化を防ぐことを両立できるように、対象鋼種に応じて
適正な圧延終了温度と圧延後の保持温度・時間を考慮す
る必要がある。かかる適正な条件をとれば、本発明法に
よってこれまでにない均一微細な超細粒組織鋼材を得ら
れることが明らかである。
The appropriate holding time greatly differs depending on the steel type, and if it becomes too long, the austenite grains generated by reverse transformation grow and become coarse, so holding for an excessively long time must be avoided. That is, in order to be able to both increase the generation ratio of fine reverse transformation austenite grains and prevent growth coarsening of the reverse transformation austenite grains, an appropriate rolling end temperature and holding temperature / time after rolling depending on the target steel type. Need to consider. It is clear that under such appropriate conditions, the method of the present invention makes it possible to obtain an unprecedented uniform fine ultrafine grain steel.

また、本発明に係る方法を適用することにより、鋼材組
織の逆変態加工熱処理による均一微細化効果は、極低炭
素のフェライト単相鋼から高炭素高合金の工具鋼まで幅
広く具現されることも確認できる。
Further, by applying the method according to the present invention, the uniform refining effect of the reverse transformation processing heat treatment of the steel material structure can be widely realized from ultra-low carbon ferrite single phase steel to high carbon high alloy tool steel. I can confirm.

試験例viii 第1表に示した鋼Gの板厚が9mm,10mm,12mm,15mm,20mm,
25mmの6種の圧延素材を用い、圧延加工度を変えた熱間
圧延鋼材の試作実験を行った。
Test Example viii Steel G shown in Table 1 has plate thicknesses of 9 mm, 10 mm, 12 mm, 15 mm, 20 mm,
A trial experiment of hot-rolled steel was performed using six types of 25 mm rolled materials and varying the degree of rolling.

ここで、9mm厚及び10mm厚の圧延素材の圧延は、プラネ
タリー・ミルを用いて試験例viiにおけると同様1パス
で7.5mmまで圧延した。そして、圧延直後の圧延材の温
度は各々765℃及び790℃までにしか上昇しないので、圧
延機の出口に設けた誘導加熱コイルにて900℃まで急速
昇温した。そして、圧延し誘導加熱処理した試料は一部
については900℃に加熱後直ちに放冷し、また残りにつ
いては圧延機出口で900℃に加熱後それぞれ5秒間,30秒
間,1分間だけ前期温度に保持した後水冷すると言う2通
りの手段で冷却した。
Here, for the rolling of the 9 mm thick and 10 mm thick rolling materials, a planetary mill was used to roll to 7.5 mm in one pass in the same manner as in Test Example vii. Since the temperature of the rolled material immediately after rolling rises only to 765 ° C and 790 ° C, respectively, the temperature was rapidly raised to 900 ° C by the induction heating coil provided at the exit of the rolling mill. Some of the rolled and induction-heated samples were heated to 900 ° C and left to cool immediately, and the rest were heated to 900 ° C at the exit of the rolling mill, and then heated to the previous temperature for 5 seconds, 30 seconds, and 1 minute, respectively. After holding, it was cooled by two means of water cooling.

一方、12mm厚から20mm圧の圧延素材もプラネタリー・ミ
ルを用いて試験例viiにおけると同様に圧延したが、こ
の場合にはプラネタリー・ミル出側での被圧延材の温度
は845℃に達したので、一部については圧延後直ちに放
冷し、また残りについては圧延機出口に設けた誘導加熱
炉にて圧延後それぞれ5秒間,30秒間,1分間だけ前記温
度に保持した後水冷すると言う2通りの手段で冷却し
た。
On the other hand, a rolled material having a thickness of 12 mm to 20 mm was also rolled in the same manner as in Test Example vii using a planetary mill, but in this case, the temperature of the rolled material on the exit side of the planetary mill was 845 ° C. Therefore, some of them are left to cool immediately after rolling, and some of them are kept at the above temperature for 5 seconds, 30 seconds and 1 minute after rolling in an induction heating furnace installed at the exit of the rolling mill, and then water cooled. It was cooled by two means.

更に、25mm厚の圧延素材は、実験室規模の板圧延機と誘
導加熱炉とを用い、各パス間で誘導加熱炉による加熱を
実施して60℃づつ被圧延材の温度を上げながら各パス5m
m圧下の4パス圧延を連続的に行い、熱間圧延鋼材を得
た。なお、このとき使用した圧延機は、第7図で示すよ
うに誘導加熱炉(1)内にロール(2)が設置され、加
熱炉中で圧延ができるように構成されたものであり、圧
延は、ラインの前後でダミーの帯鋼に溶接された被圧延
材(3)を赤外線加熱炉(4)で加熱した後、圧延ロー
ル間に設置した誘導加熱コイル(5)で温度を昇温・調
整しながら実施した。そして、圧延された材料は、最終
ロール出口から巻取りコイラ(6)までの間で保熱炉
(7)による保熱,放冷,水冷ノズル(8)による水冷
を施して巻取った。
Furthermore, for the rolled material with a thickness of 25 mm, a laboratory-scale plate rolling machine and an induction heating furnace are used, and heating is performed by an induction heating furnace between each pass to increase the temperature of the material to be rolled by 60 ° C in each pass. 5m
Four-pass rolling under m rolling was continuously performed to obtain a hot rolled steel material. The rolling mill used at this time had a roll (2) installed in an induction heating furnace (1) as shown in FIG. 7 and was configured to be rolled in the heating furnace. After heating the rolled material (3) welded to the dummy strip steel before and after the line in the infrared heating furnace (4), raise the temperature with the induction heating coil (5) installed between the rolling rolls. It was carried out while adjusting. Then, the rolled material was wound by heat retention by the heat retention furnace (7), cooling by water, and water cooling by the water cooling nozzle (8) from the final roll exit to the winding coiler (6).

これらの結果を、処理条件と共に第9表に示した。な
お、第9表において、試験番号8−1,8−5,8−9,8−13,
8−17,8−21は圧延終了後直ちに放冷したもので、放冷
後のフェライト粒径を測定しており、また試験番号8−
2〜8−4,8−6〜8−8,8−10〜8−12,8−14〜8−1
6,8−18〜8−20,8−22〜8−24は圧延終了後900℃に5
秒から1分間等温保持した後水冷焼入れし、等温保持直
後のオーステナイト粒径を測定したものである。
The results are shown in Table 9 together with the processing conditions. In Table 9, test numbers 8-1, 8-5, 8-9, 8-13,
8-17 and 8-21 were left to cool immediately after rolling, and the ferrite grain size after cooling was measured.
2-8-4,8-6-8-8,8-10-8-12,8-14-8-1
6,8-18 to 8-20,8-22 to 8-24 are 5 at 900 ℃ after rolling.
The temperature is kept isothermal for 1 second to 1 minute and then water-cooled and quenched, and the austenite grain size is measured immediately after the isothermal holding.

第9表に示される結果からは次のことが分かる。即ち、
試験番号8−1に係る熱間圧延鋼板では20μm以上の大
きなフェライト粒になっており、通常の“加熱によるオ
ーステナイト化”の後に圧延を施したものと殆んど同じ
状況である。
The results shown in Table 9 show the following. That is,
The hot-rolled steel sheet according to Test No. 8-1 has large ferrite grains of 20 μm or more, which is almost the same as that obtained by rolling after the usual “austenization by heating”.

試験番号8−2から8−4ではオーステナイト粒径が50
μm前後になっており、微細化は十分には果た されていない。
In test numbers 8-2 to 8-4, the austenite grain size was 50.
It is around μm, and miniaturization has been fully achieved. It has not been.

試験番号8−5及び8−8になると加工誘起逆変態が本
格的に起こり出し、オーステナイト粒はかなり微細にな
るが、全てが加工誘起逆変態による微細オーステナイト
粒だけではなくて、通常のオーステナイト化過程で生成
した大きなオーステナイト粒が残った混合組織になって
いる。このため、冷却後のフェライト粒も混粒組織にな
っており、大部分5μm以下の微細粒と共に極く僅かな
がら15μm以上の大きな粒がいくらか混在している。
In the case of test numbers 8-5 and 8-8, the work-induced reverse transformation began to occur in earnest, and the austenite grains became quite fine, but all were not only fine austenite grains due to the work-induced reverse transformation, but also ordinary austenite. It has a mixed structure in which large austenite grains generated in the process remain. For this reason, the ferrite grains after cooling also have a mixed grain structure, and most of them are fine grains of 5 μm or less, and some very small grains of 15 μm or more are mixed.

試験番号8−9以降になると、オーステナイト粒は全て
加工誘起逆変態による粒径5μm以下の微細オーステナ
イト粒になっている。従って、逆変態加工熱処理によっ
て超微細オーステナイト粒組織を得るためには圧延圧下
量を20%以上とすることが必要であるも、好ましくは30
%以上とするのが良いことが分かる。
After the test number 8-9, all the austenite grains are fine austenite grains with a grain size of 5 μm or less due to the work-induced reverse transformation. Therefore, in order to obtain an ultrafine austenite grain structure by reverse transformation heat treatment, it is necessary to set the rolling reduction amount to 20% or more, but preferably 30% or less.
It turns out that it is good to set it to% or more.

試験番号8−6以降の結果は、圧延後900℃で等温保持
すると逆変態が進行して混粒組織が減少することを示し
ている。従って、逆変態加工熱処理によって均一な微細
オーステナイト組織を得るためには、鋼種,圧延条件に
応じて圧延後適当な時間等温保持した後急冷するのが良
いことが分かる。
The results of Test Nos. 8-6 and later show that reverse transformation progresses and the mixed grain structure decreases when the material is kept isothermally at 900 ° C. after rolling. Therefore, in order to obtain a uniform fine austenite structure by the reverse transformation heat treatment, it is preferable to hold the material at an isothermal temperature for an appropriate time and then rapidly cool it, depending on the steel type and rolling conditions.

なお、試験番号8−11から8−24の結果からは、補助手
段を併用して昇温しながら圧延できるように工夫すれば
従来の多パス圧延によっても10μm以下の微細なオース
テナイト粒を実現でき、これを出発組織として5μm以
下の微細なフェライト粒組織が得られることを確認でき
る。
From the results of test Nos. 8-11 to 8-24, fine austenite grains of 10 μm or less can be realized even by conventional multi-pass rolling if devised so that rolling can be performed while raising the temperature by using auxiliary means. It can be confirmed that a fine ferrite grain structure of 5 μm or less can be obtained using this as a starting structure.

試験例ix 第1表に示した鋼A,G,Hの板厚が20mmの圧延素材を用い
て、試験例viiと同様の圧延試験を実施した。この場
合、高圧下圧延となるために被圧延材の圧延機出側での
温度は加工発熱で上昇するが、その温度はプラネタリー
・ミルでの圧延速度によって変化する。そこで、圧延速
度の調整によって圧延終了時の被圧延材の温度を種々に
変化させて調整した。そして、圧延後の被圧延材は、そ
れぞれ別の試料を使い誘導加熱によって圧延終了時の温
度を5秒又は1分間等温保持してから水冷した。
Test Example ix A rolling test similar to that of Test Example vii was carried out using the rolled materials having the plate thicknesses of the steels A, G and H shown in Table 1 of 20 mm. In this case, since the rolling is performed under high pressure, the temperature of the material to be rolled on the delivery side of the rolling mill rises due to the heat generated during processing, but the temperature changes depending on the rolling speed in the planetary mill. Therefore, the temperature of the material to be rolled at the end of rolling was variously adjusted by adjusting the rolling speed. Then, the rolled material after rolling was subjected to induction heating to keep the temperature at the end of rolling for 5 seconds or 1 minute by inductive heating, and then cooled with water.

なお、被圧延材の前組織は、鋼Aがフェライト単相、鋼
Gはフェライト・パーライト・ベイナイト組織及びマル
テンサイトの焼入組織、そして鋼Hはパーライト組織で
あった。
As for the pre-structure of the material to be rolled, Steel A had a ferrite single phase, Steel G had a ferrite-pearlite-bainite structure and a quenched structure of martensite, and Steel H had a pearlite structure.

これらの結果を、処理条件と共に第10表に示したが、試
験番号9−1〜9−10は圧延前組織がフェライト単相
で、圧延終了温度がAc3点以上まで変わったと思われる
場合の例であり、試験番号9−11〜9−22までは中炭素
低合金鋼に係るものであって、前組織がフェライト・パ
ーライト・ベイナイトの混合組織で圧延終了温度がAc1
点以下からAc3点以上まで変わったと思われる場合の例
である。そして、第10表中にて、試験番号9−7〜9−
10における「冷却前組織解析」の欄の「オーステナイト
面積率」及び「オーステナイト粒径」で*印を付したも
のは、焼入組織が得られずオーステナイト粒界が明瞭に
判別できなかったため、冷却後のフェライト組織から推
定判断した結果である。また、 同じ欄のフェライト粒径についても※印を付してある
が、これは上述のようにオーステナイト組織が判然とし
ないため冷却後のフェライト組織から冷却前のフェライ
トの様子を推定したことを示すものである。なお、圧延
終了・冷却前でのフェライト組織は、逆変態によって生
成したものが粒径5μm以下であるのに対し、未変態で
残っていたフェライト粒群は延伸しており粒径も5μm
以上だったことから両者の判別推定は十分に可能であっ
た。
The results are shown in Table 10 together with the treatment conditions. In Test Nos. 9-1 to 9-10, the structure before rolling was a ferrite single phase and the rolling end temperature was thought to have changed to Ac 3 point or more. For example, test Nos. 9-11 to 9-22 relate to medium carbon low alloy steels, in which the preceding structure is a mixed structure of ferrite / pearlite / bainite and the rolling end temperature is Ac 1
This is an example of the case where it seems that the number of points has changed from 3 points or less to 3 points or more. And, in Table 10, test numbers 9-7 to 9-
Those marked with "*" in the "Austenite area ratio" and "Austenite grain size" in the column "Microstructure analysis before cooling" in 10 were cooled because the quenched structure could not be obtained and the austenite grain boundaries could not be clearly identified. It is a result estimated and judged from the subsequent ferrite structure. Also, The ferrite grain size in the same column is also marked with *, but this indicates that the appearance of ferrite before cooling was estimated from the ferrite structure after cooling because the austenite structure was not clear as described above. is there. The ferrite structure before rolling and before cooling has a grain size of 5 μm or less generated by reverse transformation, whereas the ferrite grains remaining untransformed are stretched and have a grain size of 5 μm.
From the above, it was possible to sufficiently discriminate and estimate both.

第10表に示される結果からは次のことが分かる。即ち、
前組織がフェライト単相の場合には、試番号9−7以降
の結果に見られるように圧延終了温度が869℃を超える
と全ての組織が逆変態オーステナイトになることが確認
できる。
The following can be seen from the results shown in Table 10. That is,
In the case where the preceding structure is a ferrite single phase, it can be confirmed that all structures become reverse transformed austenite when the rolling end temperature exceeds 869 ° C. as seen from the results of trial number 9-7 and later.

また、中炭素鋼の場合には、圧延終了温度が740℃にな
って始めて逆変態オーステナイト組織が現れる(試験番
号9−13参照)。そして、830℃になると、100%逆変態
オーステナイト組織になる(試験番号9−18参照)こと
が分かる。なお、等温保持時間は長くなるとオーステナ
イト粒径が増大する傾向があり、微細な逆変態オーステ
ナイト粒の生成比率を高めることとオーステナイト粒の
成長粗大化を防ぐことの両観点から、圧延終了温度及び
圧延後の保持時間を配慮しなければならない。
In the case of medium carbon steel, the reverse transformation austenite structure appears only when the rolling end temperature reaches 740 ° C (see Test No. 9-13). Then, it is found that at 830 ° C., a 100% reverse transformation austenite structure is formed (see test number 9-18). Note that the austenite grain size tends to increase as the isothermal holding time becomes longer, and from both viewpoints of increasing the generation ratio of fine reverse transformation austenite grains and preventing growth coarsening of the austenite grains, the rolling end temperature and rolling Later retention time must be considered.

更に、前組織がマルテンサイトである場合は逆変態オー
ステナイト粒が一層効果的に微細化される(試験番号9
−23〜9−25参照)ことや、前組織が全パーライトの共
析鋼でも、圧延終了温度がAc1点を超えると非常に微細
な組織に変化する(試験番号9−26及び9−27参照)こ
とも確認できる。
Further, when the pre-structure is martensite, the reverse transformed austenite grains are further effectively refined (test number 9).
-23 to 9-25), and even in the case of eutectoid steel in which the antecedent structure is all pearlite, it changes to a very fine structure when the rolling end temperature exceeds the Ac 1 point (test numbers 9-26 and 9-27). See also).

なお、このように冷却前のオーステナイト粒が十分に微
細であると、冷却後の鋼材組織も極めて微細なものとな
ることは言うまでもない。
Needless to say, if the austenite grains before cooling are sufficiently fine, the microstructure of the steel material after cooling is also extremely fine.

試験例x 第1表に示した鋼Dの板厚が20mmの圧延素材を用い、こ
れを740℃,780℃,850℃に加熱してオーステナイトとフ
ェライトの比率を変えたものを出発材として、試験例vi
iと同様の圧延試験を行った。なお、圧延終了温度は圧
延速度を調整してほぼ810℃になるようにした。また、
圧延前の組織は加熱後圧延せずに焼入した素材で調査
し、圧延後は5秒間等温保持してから水冷焼入れ又は放
冷したものと、第11表の試験番号10−7及び10−8の如
くに圧延後1分間等温保持したものとについて調べた。
Test Example x Steel D shown in Table 1 having a plate thickness of 20 mm was used as a starting material, which was heated to 740 ° C, 780 ° C, and 850 ° C to change the ratio of austenite and ferrite. Test example vi
The same rolling test as i was conducted. The rolling end temperature was adjusted to about 810 ° C by adjusting the rolling speed. Also,
The structure before rolling was investigated with the material that was quenched after heating and without rolling, and after rolling, it was kept isothermal for 5 seconds and then quenched by water cooling or allowed to cool, and test numbers 10-7 and 10- in Table 11 were used. As shown in No. 8, the sample was kept isothermally for 1 minute after rolling.

これらの結果を第11表に示す。The results are shown in Table 11.

第11表に示される結果からは次のことが分かる。即ち、
試験番号10−9〜10−12のように、圧延前の組織にフェ
ライトが全くない場合には圧延後のオーステナイト粒径
は30μm位で、従来の制御圧延法による場合と大差ない
が、試験番号10−1〜10−8のように圧延前にフェライ
ト組織が存在したものでは圧延後のオーステナイト粒は
著しく微細化される。
The results shown in Table 11 show the following. That is,
As in Test Nos. 10-9 to 10-12, when there is no ferrite in the structure before rolling, the austenite grain size after rolling is about 30 μm, which is not much different from the conventional controlled rolling method. In the case where the ferrite structure exists before rolling such as 10-1 to 10-8, the austenite grains after rolling are remarkably refined.

なお、このようにオーステナイト粒は著しく微細化され
されていると冷却後に十分微細化された組織が得られる
ことは、先に述べた通りである。
As described above, if the austenite grains are remarkably refined, a sufficiently refined structure can be obtained after cooling.

試験例xi 第1表に示した鋼Gの板厚が20mmの圧延素材 を用い、これを赤外線加熱炉で875℃に加熱した後、圧
延前に一旦放冷し、素材の温度が675℃,650℃,625℃,60
0℃の各温度になったときにプラネタリー・ミルで試験
例viiと同様に圧延を行った。なお、このとき被圧延材
の圧延終了温度がほぼ850℃に揃うように圧延速度を調
整した。また、圧延前の鋼材組織を確認するため、同様
素材を875℃に加熱後675〜600℃の各温度まで放冷し、
そのまま圧延せずに焼入れ・焼戻しして組織観察を行い
圧延前の組織を推測した。
Test Example xi Rolled material with steel G having a plate thickness of 20 mm shown in Table 1 After heating it to 875 ℃ in an infrared heating furnace, it is allowed to cool before rolling, and the temperature of the material is 675 ℃, 650 ℃, 625 ℃, 60 ℃.
When each temperature of 0 ° C was reached, rolling was carried out in the planetary mill in the same manner as in Test Example vii. At this time, the rolling speed was adjusted so that the rolling finish temperature of the material to be rolled was approximately 850 ° C. In addition, in order to confirm the steel structure before rolling, the same material was heated to 875 ° C and then left to cool to each temperature of 675 to 600 ° C.
Without rolling as it was, quenching and tempering were performed and the microstructure was observed to presume the microstructure before rolling.

更に、第1表に示した鋼Gの板厚が20mmの材料を塩浴で
パテンティングして“ベイナイト組織”にしたものと、
同様材料を油焼入した後200℃で焼戻して“焼戻しマル
テンサイト組織”にしたものを圧延の素材とし、これら
の素材についても上記と同じ条件で圧延及び後処理して
組織を観察した。
Further, the steel G having a plate thickness of 20 mm shown in Table 1 was patented in a salt bath to form a "bainite structure".
The same material was oil-quenched and then tempered at 200 ° C. to obtain a “tempered martensite structure”, which was used as a material for rolling. These materials were also subjected to rolling and post-treatment under the same conditions as above, and the structure was observed.

上述の条件で、一旦完全オーステナイト組織に加熱した
後温度を調整してフェライト組織の割合を変えた前組織
に逆変態圧延を施した場合の結果を、処理条件と共に第
12表に示す。
Under the above-mentioned conditions, the results of the case where the reverse transformation rolling is performed on the pre-structure in which the temperature is adjusted and then the temperature is adjusted to change the ratio of the ferrite structure to
Shown in Table 12.

この第12表における試験番号11−7以降の例からは、冷
却前の組織は15μm以下のオーステナイト粒となってい
ることが分かる。従って、熱間圧延中に20%以上のフェ
ライト組織を準備してから逆変態圧延を施すことによ
り、熱延ラインで逆変態加工熱処理による超微細組織鋼
材を製造し得ることが確認できる。
From the examples of test numbers 11-7 and after in Table 12, it is understood that the structure before cooling is austenite grains of 15 μm or less. Therefore, it can be confirmed that, by preparing 20% or more of the ferrite structure during hot rolling and then performing reverse transformation rolling, it is possible to manufacture an ultrafine structure steel material by reverse transformation heat treatment on a hot rolling line.

そして、試験番号11−13及び11−14からは、逆変態圧延
に先立って準備する前組織はベイナイトでもマルテンサ
イトでも良いことが明らかである。
From Test Nos. 11-13 and 11-14, it is clear that the pre-structure prepared prior to reverse transformation rolling may be bainite or martensite.

試験例xii 第1表に示した鋼Iの50mm×30mm断面の角材を用い、こ
れを200℃に加熱後エアハンマーにて1050〜700℃の温度
域で20mm×30mm断面の角材に鍛伸した。続いて、これを
700℃の炉中で5分〜2時間保持して組織をオーステナ
イト,球状炭化物及び窒化物,フェライト並びにパーラ
イトの混合組織にした。その後、700 ℃炉中から取り出した上記の鍛伸材に直ちに試験例vii
と同様の圧延を施し、放冷した。そして、圧延材は室温
まで放冷後、直ちに焼戻してオーステナイト粒径を測定
した。
Test Example xii Using a square bar of steel I having a cross section of 50 mm × 30 mm shown in Table 1, this was heated to 200 ° C. and then forged into a square bar of 20 mm × 30 mm cross section in a temperature range of 1050 to 700 ° C. with an air hammer. . Then, this
The structure was kept in a furnace at 700 ° C for 5 minutes to 2 hours to form a microstructure of austenite, spherical carbides and nitrides, ferrite and pearlite. Then 700 Test sample vii immediately after the above forged material taken out from the furnace
It was rolled in the same manner as above and allowed to cool. Then, the rolled material was allowed to cool to room temperature and then immediately tempered to measure the austenite grain size.

この結果を、処理条件と共に第13表に示す。The results are shown in Table 13 together with the treatment conditions.

第13表に示される結果からも明らかなように、試験番号
12−1及び12−2ではフェライト相組織(ここではパー
ライト)が10%しかないため、圧延後冷却前のオーステ
ナイト粒径は20μm以上であるが、熱間鍛造後に700℃
で20分以上保持した試験番号12−3〜12−5ではパーラ
イトが増加しているため、逆変態圧延後のオーステナイ
ト粒径は8μm以下になり、特にフェライト相の組織が
13%認められる試験番号12−4になると、オーステナイ
ト粒径が5μm以下にまで微細化していることが分か
る。
As is clear from the results shown in Table 13, the test number
In 12-1 and 12-2, since the ferrite phase structure (here, pearlite) is only 10%, the austenite grain size after rolling and before cooling is 20 μm or more, but 700 ° C after hot forging.
In Test Nos. 12-3 to 12-5 held for 20 minutes or more, since the pearlite is increased, the austenite grain size after reverse transformation rolling is 8 μm or less, and especially the structure of the ferrite phase is
When the test number 12-4, which is 13% recognized, is obtained, it is found that the austenite grain size is refined to 5 μm or less.

従って、冷却後にも十分微細化された良好な組織が確保
できることが確認できる。
Therefore, it can be confirmed that a sufficiently fine and fine structure can be secured even after cooling.

実施例 3 第14表に示す主要成分を含む5種類の高炭素高 を溶製してインゴットに鋳造した後、線材ミルで圧延し
て直径6mm,長さ1mの短尺鋼線材を得た。次いで、これら
の鋼線材をマッフル炉で加工開始温度まで加熱した後、
圧延スタンド間に補助加熱装置を設けたブロックミルに
より第14表に示す熱間加工条件(加工開始温度,加工終
了温度,昇温速度,塑性加工度)の下で線径3.2〜5.2mm
に圧延し、引き続いて800℃まで水冷してから、その後
は衝風冷却を行ってパーライト変態を完了させた。
Example 3 Five kinds of high carbon containing the main components shown in Table 14 Was melted, cast into an ingot, and then rolled by a wire rod mill to obtain a short steel wire rod having a diameter of 6 mm and a length of 1 m. Then, after heating these steel wire rods to a processing start temperature in a muffle furnace,
A block mill equipped with an auxiliary heating device between rolling stands provided a wire diameter of 3.2 to 5.2 mm under the hot working conditions (processing start temperature, processing end temperature, temperature rising rate, and degree of plastic working) shown in Table 14.
After that, it was water-cooled to 800 ° C., and then blast cooling was performed to complete the pearlite transformation.

このようにして得られた素線材の性質を、前記第14表に
併せて示した。
The properties of the wire rod thus obtained are also shown in Table 14 above.

そして、その後、得られた上記素線材を冷間伸延してフ
ィラメントを製造し、その限界加工度,到達強度,捻回
値,並びに180度屈曲破壊確率を調査したが、この結果
も前記第14表に併せて示した。
Then, thereafter, the obtained wire was cold-drawn to manufacture a filament, and its limit workability, ultimate strength, twist value, and 180-degree bending fracture probability were investigated. It is also shown in the table.

なお、第14表中、「比較例」とはC含有量,加工開始温
度,加工終了温度,昇温速度又は塑性加工度の何れかが
本発明で規定する範囲から外れて いる例であり、「従来例」とは従来のパテンティング処
理を施した例である。
In Table 14, "Comparative Example" means that any of the C content, the processing start temperature, the processing end temperature, the temperature rising rate, and the plastic working degree is out of the range specified by the present invention. The “conventional example” is an example in which the conventional patenting process is performed.

第14表において、試験番号13−1〜13−4はC含有量の
影響を調べたのであるが、C含有量が本発明で規定する
条件を満たす試験番号13−2及び13−3は何れも目標と
する到達強度(380kgf/mm2),捻回値(20回以上),屈
曲破壊確率(5%以下)を達成しているのに対して、C
含有量が0.70%よりも低い試験番号13−1では到達強度
と捻回値が低い結果となっている。また、C含有量が0.
90%よりも高い試験番号13−4の場合には、到達強度及
び屈曲破壊確率が目標値に達していないことが分かる。
In Table 14, Test Nos. 13-1 to 13-4 were examined for the influence of the C content. The test Nos. 13-2 and 13-3 in which the C content satisfies the conditions specified in the present invention were not tested. Also achieves the target ultimate strength (380 kgf / mm 2 ), twist value (20 times or more), and bending failure probability (5% or less), while C
In the test number 13-1 in which the content is less than 0.70%, the ultimate strength and the twist value are low. Also, the C content is 0.
In the case of the test number 13-4 which is higher than 90%, it can be seen that the ultimate strength and the flexural fracture probability have not reached the target values.

試験番号13−5〜13−8は加工開始温度の影響を調べた
ものであるが、該加工開始温度が本発明で規定する条件
を満たしている試験番号13−6及び13−7は何れも目標
値を上回る特性を示すのに対して、加工開始温度が600
℃よりも低い試験番号13−5と、加工開始温度がAe1
(735℃)を超えた試験番号13−8では、到達強度が350
kgf/mm2前後にしか達していない。
Test Nos. 13-5 to 13-8 are for investigating the influence of the processing start temperature. However, Test Nos. 13-6 and 13-7 in which the processing start temperature satisfies the conditions specified in the present invention are both While the characteristics exceeding the target value are shown, the processing start temperature is 600
Test number 13-5, which is lower than ℃, and test number 13-8, in which the processing start temperature exceeded Ae 1 point (735 ℃), the ultimate strength was 350.
It has reached only around kgf / mm 2 .

試験番号13−9は加工終了温度がAc3点よりも低かった
例であるが、この場合には到達強度が317kgf/mm2と極め
て低く、また屈曲破壊確率が10%と異常に高くなった。
Test No. 13-9 is an example in which the processing end temperature was lower than the Ac 3 point. In this case, the ultimate strength was 317 kgf / mm 2, which was extremely low, and the bending fracture probability was 10%, which was abnormally high. .

試験番号13−10及び13−11は昇温速度の影響を調べたも
のであるが、試験番号13−10は、昇温速度が20℃/secと
低いために到達強度が目標値に達していないのに対し
て、本発明で規定する条件通りの昇温速度とされた試験
番号13−11では何れの特性も目標値を超えて優れている
ことが確認できる。
Test Nos. 13-10 and 13-11 investigated the effect of the heating rate, but in Test No. 13-10, the ultimate strength reached the target value because the heating rate was as low as 20 ° C / sec. On the other hand, it can be confirmed that in Test No. 13-11, in which the temperature rising rate is set according to the conditions specified in the present invention, all characteristics are superior to the target values.

試験番号13−12〜13−15は塑性加工度の影響を調べたも
のであるが、試験番号13−12では加工度が15%と本発明
で規定する20%以上の範囲から外れているため到達強度
が301kgf/mm2と極端に低く、屈曲破壊確率も6%と高く
なっているのに対して、本発明で規定する条件通りの加
工度が加えられた試験番号13−13〜13−15では、何れの
特性も目標値を超えて優れていることが分かる。
Test Nos. 13-12 to 13-15 are for investigating the influence of the plastic workability, but in Test No. 13-12, the workability is out of the range of 15% and 20% or more specified in the present invention. Although the ultimate strength is extremely low at 301 kgf / mm 2 and the bending fracture probability is as high as 6%, the test numbers 13-13 to 13-in which the workability according to the conditions specified in the present invention is added. In No. 15, it can be seen that all the characteristics are superior to the target values.

試験番号13−16は従来法たるパテンティング処理を施し
た場合の例であるが、この従来例では目標とする到達強
度(380kgf/mm2),捻回値(20回以上),屈曲破壊確率
(5%以下)の何れについても達成できていないことが
分かる。
Test No. 13-16 is an example of patenting treatment, which is the conventional method. In this conventional example, the target ultimate strength (380 kgf / mm 2 ), twist value (20 times or more), flexural fracture probability It can be seen that none of (5% or less) has been achieved.

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、従来技術では
実際上実現することができなかった超微細な均一組織を
有する熱間加工鋼材を安定して提供することができて、
強靭性に優れた安価な鋼材の安定供給が可能となり、更
には従来のように煩雑なパンティング処理を要すること
なく優れた引張強さと延性を備えたフィラメント素材
(伸線用高炭素鋼素線材)を簡単かつ安価に提供するこ
とも可能となるなど、産業上極めて有用な効果がもたら
される。
<Summary of Effects> As described above, according to the present invention, it is possible to stably provide a hot-worked steel material having an ultrafine uniform structure that could not be practically realized by the conventional technology. ,
It enables stable supply of inexpensive steel materials with excellent toughness, and also has excellent tensile strength and ductility without the need for complicated punting as in the past (high carbon steel wire rod for wire drawing). ) Can be provided easily and at low cost, resulting in an extremely useful effect in industry.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、従来のパテンティング処理素線材から得られ
たフィラメントの加工度(ε)と絞り及び引張強さとの
関係を示したグラフである。 第2図は、従来のパテンティング処理素線材から得られ
たフィラメントの加工度(ε)と捻回値との関係を示し
たグラフである。 第3図は、従来のパテンティング処理素線材から得られ
たフィラメントの加工度(ε)と屈曲破壊確率との関係
を示したグラフである。 第4図は、パーライトブロックサイズと限界加工度との
関係を示したグラフである。 第5図は、昇温速度とパーライトブロックサイズとの関
係を示したグラフである。 第6図は、塑性加工度とパーライトブロックサイズとの
関係を示したグラフである。 第7図は、実施例において使用された多スタンド連続圧
延機による昇温圧延設備の概略構成図である。 図面において、 1……誘導加熱炉,2……圧延ロール, 3……被圧延材,4……赤外線加熱炉, 5……誘導加熱コイル,6……巻取コイラ, 7……保熱炉,8……水冷ノズル。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the workability (ε) of a filament obtained from a conventional patented wire and the drawing and tensile strengths. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the degree of processing (ε) of a filament obtained from a conventional patented wire and the twist value. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the workability (ε) of the filament obtained from the conventional patenting-treated wire and the bending fracture probability. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the pearlite block size and the limit workability. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the temperature rising rate and the pearlite block size. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the plastic workability and the pearlite block size. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a temperature-rising rolling facility using a multi-stand continuous rolling mill used in the examples. In the drawing, 1 ... induction heating furnace, 2 ... rolling rolls, 3 ... rolled material, 4 ... infrared heating furnace, 5 ... induction heating coil, 6 ... winding coiler, 7 ... heat-retaining furnace , 8 …… Water cooling nozzle.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】C含有量が2.5重量%以下で少なくとも一
部がフエライトからなる組織の鋼を、歪量:20%以上の
塑性加工を加えつつAc1点以上の温度域に昇温してフェ
ライトからなる組織の一部又は全部を一旦オーステナイ
トに変態させ、その後冷却することを特徴とする、超微
細組織鋼材の製造方法。
1. A steel having a structure in which the C content is 2.5% by weight or less and at least a part of which is ferrite, is heated to a temperature range of Ac 1 point or more while being plastically processed with a strain amount of 20% or more. A method for producing an ultrafine structure steel material, characterized in that a part or all of a structure made of ferrite is once transformed into austenite and then cooled.
【請求項2】C含有量が2.5重量%以下で少なくとも一
部がフエライトからなる組織の鋼を、歪量:20%以上の
塑性加工を加えつつAc1点以上の温度域に昇温し、Ae1
以上の該温度域に保持してフェライトからなる組織の一
部又は全部を一旦オーステナイトに変態させ、その後冷
却することを特徴とする、超微細組織鋼材の製造方法。
2. A steel having a structure in which the C content is 2.5% by weight or less and at least a part of which is ferrite, is heated to a temperature range of Ac 1 point or more while being subjected to plastic working with a strain amount of 20% or more, Ae A method for producing an ultrafine structure steel material, which is characterized in that a part or all of a structure made of ferrite is once transformed into austenite while being kept in the temperature range of 1 point or more, and then cooled.
【請求項3】C含有量が0.70〜0.90重量%で、600℃〜A
e1点の温度域にあって少なくとも一部がフエライトから
なる組織の鋼を、歪量:20%以上の塑性加工を加えつつ
昇温速度:30℃/sec以上で昇温しながらAc3点以上の温度
域に昇温するか、この昇温の後該温度域に保持すること
によってフェライトからなる組織を一旦オーステナイト
に変態させ、その後調整領域冷却を施してパーライト変
態を生起させることを特徴とする、超微細組織鋼材の製
造方法。
3. A C content of 0.70 to 0.90% by weight at 600 ° C. to A
The structure of the steel at least partially composed of ferrite in a temperature range of e 1 point, strain amount: while applying more than 20% of the plastic working rate of temperature increase: raising the temperature at 30 ° C. / sec or more while Ac 3 point The structure is characterized in that the structure made of ferrite is once transformed into austenite by raising the temperature to the above temperature range or holding this temperature range after the temperature rise, and then the adjustment region cooling is performed to cause pearlite transformation. A method for producing an ultrafine structure steel material.
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