JPH08260046A - 伸線加工性に優れた高炭素低合金鋼線材の製造方法 - Google Patents

伸線加工性に優れた高炭素低合金鋼線材の製造方法

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JPH08260046A
JPH08260046A JP6297095A JP6297095A JPH08260046A JP H08260046 A JPH08260046 A JP H08260046A JP 6297095 A JP6297095 A JP 6297095A JP 6297095 A JP6297095 A JP 6297095A JP H08260046 A JPH08260046 A JP H08260046A
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JP
Japan
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wire rod
wire
pro
steel
cooling rate
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JP6297095A
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English (en)
Inventor
Kenichi Nakamura
謙一 中村
Hitoshi Tashiro
均 田代
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、熱処理を施すことなく熱間圧延の
ままで優れた伸線加工性を有する軸受鋼などの高炭素低
合金鋼線材の製造方法を提供する。 【構成】 重量%で、C:0.80〜1.20%、S
i:0.10〜1.00%、Mn:0.20〜1.20
%、Cr:0.80〜1.80%を含有し、残部はFe
及び不可避不純物よりなる鋼を熱間圧延後、550〜7
00℃の範囲まで冷却速度8〜20℃/秒で急冷した
後、400℃までの温度範囲を平均冷却速度0.5〜2
℃/秒で冷却することにより、初析セメンタイトの面積
率を3%以下、大きさを3μm以下にすることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱処理を施すことなく
熱間圧延のままで優れた伸線加工性を有する軸受鋼など
の高炭素低合金鋼線材の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】軽量化、疲労特性の向上などのために鋼
線に対する高強度化要求が一段と高まってきている。鋼
線の高強度化を図るためには、成分的なアプローチとし
てC含有量を増加するとともに、Crを添加することが
有効な手段である。これはCを高めると強度の高いセメ
ンタイト量が増加し、またCrはパーライト組織の強度
支配因子であるセメンタイト間隔を細かくする作用があ
るからである。
【0003】一方、Cが約0.80%を越えると共析C
濃度以上になるため、熱間圧延後の冷却過程において伸
線加工性を劣化させる初析セメンタイトが発生しやすく
なる。
【0004】また、Crは共析C濃度を低炭素側にシフ
トさせる効果があるため、共析C濃度以上の鋼線におい
て、Cr量を増加させるほど初析セメンタイト量が増加
する。更に、Crの添加によりパーライト変態開始時間
が遅れるために、熱間圧延後の冷却過程においてマルテ
ンサイトが発生し易い。
【0005】JIS G 4805に規定される高炭素
クロム軸受鋼線材においては、前述の理由のために熱間
圧延のままでは、オーステナイト粒界に伸線加工性を劣
化させる粗大な初析セメンタイトが析出しており、部分
的にはマルテンサイトが発生している。従って現状では
伸線加工前にコストが高く生産性の低い球状化焼鈍を施
す必要があるため、熱間圧延のままで伸線加工性の優れ
た高炭素クロム鋼線材が要望されている。
【0006】Crを含有する高炭素鋼線材の初析セメン
タイトを低下させる従来の知見としては、「川崎製鉄技
報」Vol.23、No. 2(1991)の14〜20頁に記
載されているように、低温圧延と加速冷却が有効である
ことが知られている。これは低温圧延によるオーステナ
イト粒の微細化により粒界面積を増加させて初析セメン
タイトを微細分散させるとともに、加速冷却による初析
セメンタイトの成長を抑制するという技術である。
【0007】しかし、低温圧延を行うことは線材の表面
疵の増加ならびに圧延ロールの耐久性が低下するという
問題がある。また、加速冷却は線径が太く、冷却速度の
遅い棒鋼では有効であるが、線径が細い線材においては
伸線加工性を劣化させるマルテンサイト組織が発生し易
いため、低温圧延・加速冷却技術を線材に適用するには
限界がある。
【0008】また、特公平2−24894号公報におい
ては、700〜850℃の温度域で20〜80%の圧下
率によって中間圧延を行い、中間圧延後圧延仕上温度が
700〜850℃の温度域の一次仕上圧延を行い、一次
仕上圧延後20〜60%の圧下率で圧延仕上温度が65
0〜750℃の温度域で二次仕上圧延を行い、二次仕上
圧延後2℃/秒以下の冷却速度で徐冷する直接軟化処理
鋼線材の製造方法が示されている。
【0009】しかし、仕上圧延を2段階に分けて行い、
圧延温度および冷却速度を制御しなければならないため
に設備上の制約が大きく、非常にコストがかかるために
実用的ではない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明はCrを含有す
る高炭素低合金鋼線材を熱間圧延する際に、圧延後の冷
却過程において、発生する伸線加工性に有害な初析セメ
ンタイトの生成を減少させ、マルテンサイトの生成を防
止し、熱間圧延のままで極めて優れた伸線加工性を有す
る線材の製造方法を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らはCrを含有
し、且つ0.80C%以上の高炭素低合金鋼線材におけ
る熱間圧延後の初析セメンタイトの析出、マルテンサイ
トの発生挙動を詳細に解析した結果、熱間圧延後の冷却
パターンを最適化することにより、初析セメンタイトの
粗大析出を防止し、マルテンサイトの発生を完全に抑制
できることを見いだした。
【0012】更に、初析セメンタイトの伸線加工性に及
ぼす影響を詳細に解析した結果、粗大な析出を防止し、
初析セメンタイトの面積率を3%以下にし、大きさを3
μm以下にすれば、完全に初析セメンタイトの析出を防
止しなくとも熱間圧延のままで優れた伸線加工性を得る
ことが可能であることを見いだした。
【0013】ここに、本発明は、重量%で、C:0.8
0〜1.20%、Si:0.10〜1.00%、Mn:
0.20〜1.20%、Cr:0.80〜1.80%を
含有し、残部はFe及び不可避不純物よりなる鋼を熱間
圧延後、550〜700℃の範囲まで冷却速度8〜20
℃/秒で急冷した後、400℃までの温度範囲を平均冷
却速度0.5〜2℃/秒で冷却することにより、初析セ
メンタイトの面積率を3%以下、大きさを3μm以下に
することを特徴とする伸線加工性に優れた高炭素低合金
鋼線材の製造方法をその要旨とする。
【0014】
【作用】まず本発明の対象とする熱間圧延のままで、伸
線加工性の良好な高炭素低合金鋼の成分限定理由につい
て述べる。
【0015】Cは最終の伸線加工材の強度を高めるため
に必須の元素である。また軸受鋼線材では、疲労寿命を
高めるために炭化物量を増加させる必要があり、この点
でCは必須の元素である。Cが0.80%未満では、前
記したCの効果が十分期待できず、一方、1.20%を
越えると、熱間圧延後の冷却過程で初析セメンタイトの
粗大析出を防止することが困難であるため、0.80〜
1.20%の範囲に限定した。
【0016】Siは鋼の脱酸のために有効な元素であ
り、また、同一炭素量でも初析セメンタイトの析出を抑
制させる効果がある。さらにSiはパーライト中のフェ
ライト強度を増加させる作用を持つばかりではなく、温
度上昇による強度低下を減少させる効果があり極めて有
効な元素であるが、0.10%未満では上記の効果が発
揮できず、1.00%を越えると伸線加工性に有害なS
iO2 系介在物が発生しやすくなるため、0.10〜
1.00%の範囲に限定した。
【0017】Mnは脱酸、脱硫のために必要であるばか
りでなく、鋼の焼入性を向上させ強度を高めるために有
効な元素であるが、0.20%未満では上記の効果が得
られない。一方、1.20%を越えると上記の効果が飽
和し、さらに熱間圧延後の冷却過程で、伸線加工性に有
害なマルテンサイトが発生しやすくなるため、0.20
〜1.20%の範囲に限定した。
【0018】Crはパーライトのセメンタイト間隔を微
細化し強度を高めると共に、伸線加工硬化率を向上させ
るために有効な元素である。また、軸受鋼の場合は、熱
処理時の焼入性を増加させると共に、炭化物量及び炭化
物硬度も増加させるため極めて重要な元素である。しか
し、0.80%未満では目的とする焼入性を得ることが
出来ず、一方1.80%を越えるとマルテンサイトが発
生しやすいため0.80〜1.80%の範囲に限定し
た。
【0019】他の元素は特に限定しないが、Mo、Vに
ついては、それぞれ0.15%以下であれば、初析セメ
ンタイトの析出挙動に大きな影響を及ぼさず、伸線加工
性も劣化させないため必要に応じて添加しても差し支え
ない。また、P、Sは伸線加工性を向上させる観点か
ら、それぞれ0.015%以下が望ましい範囲である。
【0020】次に、本発明の目的とする熱間圧延のまま
で伸線加工性に優れた高炭素低合金鋼線材を製造するた
めに、重要な熱間圧延後の冷却条件の限定理由について
述べる。
【0021】まず熱間圧延後、550〜700℃の範囲
まで、冷却速度8〜20℃/秒で急冷することの限定理
由について述べる。熱間圧延後の急冷温度範囲の上限は
初析セメンタイトの面積率を3%以下、大きさを3μm
以下にするための上限温度である。一方、550℃未満
ではその後の冷却過程において、伸線加工性を劣化させ
るベイナイト、マルテンサイトが発生しやすくなるた
め、550〜700℃の範囲に限定した。冷却速度の上
限は、20℃/秒を越えると伸線加工性に有害なベイナ
イト、マルテンサイトが発生しやすくなるため、20℃
/秒以下とした。一方、冷却速度が8℃/秒未満では初
析セメンタイトの面積率を3%以下、大きさを3μm以
下にすることができないために、冷却速度を8〜20℃
/秒と限定した。
【0022】次に急冷後、400℃までの温度域を平均
冷却速度0.5〜2℃/秒で冷却する限定理由について
述べる。冷却速度2℃/秒を越えるとパーライトラメラ
ー間隔が微細化し、線材の強度が上昇して伸線加工性が
劣化するため、2℃/秒以下とした。一方、0.5℃/
秒未満では初析セメンタイトの粗大成長が起きやすく、
伸線加工性が劣化するため、平均冷却速度を0.5〜2
℃/秒に限定した。
【0023】
【実施例】以下、実施例により本発明の効果を更に具体
的に説明する。図1に熱間圧延後の冷却パターンを、表
1および表2に供試材の化学組成および通常の熱間圧延
で線径5.5mmに仕上げた後の冷却条件を示す。No.
8、9、10、13、14、15、18、19、20が
本発明例で、その他は比較材である。これらの線材を用
いて、初析セメンタイト、パーライト、ベイナイト、マ
ルテンサイトの組織観察を行い、伸線加工性を評価し
た。伸線加工は線径5.5mmの熱間圧延線材を熱処理を
施さずに行った。限界伸線加工真歪εは捻回試験におい
て、異常破断が発生する線径(dmm)までの伸線加工真
歪[ε=2×ln(D/d)、D=5.5mm]とした。
限界伸線加工真歪が高いほど伸線加工性が良好なことを
示す。初析セメンタイトの面積率は走査電子顕微鏡によ
り観察撮影した写真から測定し、初析セメンタイトの大
きさは長径とした。これらの試験結果を表1および表2
に併記する。
【0024】表1および表2に見られるように、本発明
例はいずれも伸線加工性に有害なベイナイト、マルテン
サイトが発生しておらず、初析セメンタイトの面積率も
3%以下になっており、この結果伸線加工性は良好であ
る。これに対して比較例であるNo. 1、2、3、4、
5、6は熱間圧延後の冷却条件は最適であるが、鋼材組
成が不適当な例である。即ち、No. 1はC含有量が高い
ために初析セメンタイトが粗大に析出し、伸線加工性を
悪化させている。No. 2は伸線加工性は良好であるが、
C含有量が低いために強度が低い。No. 3、5はそれぞ
れMn、Crの含有量が高すぎるために、ベイナイト、
マルテンサイトが発生し、伸線加工性を悪化させてい
る。No. 4、6はそれぞれMn,Crの含有量が低いた
めに、焼き入れ性が十分でなく、伸線加工性は良好であ
るが強度が低い。
【0025】更に比較例であるNo. 7は熱間圧延後の急
冷温度が低すぎるために、ベイナイト、マルテンサイト
が発生し、また、No. 11は熱間圧延後の急冷温度が高
すぎるために、初析セメンタイトが粗大析出して伸線加
工性は改善されていない。初析析改良されなかった例で
ある。
【0026】No. 12は急冷の冷却速度が遅すぎるため
に、初析セメンタイトに、粗大析出し、No. 16は急冷
の冷却速度が速すぎるために、ベイナイト、マルテンサ
イトが発生して伸線加工性が改善されていない。また、
No. 17は急冷後の冷却速度が遅すぎたために、初析セ
メンタイトが粗大析出して、伸線加工性が改善されず、
No. 21は急冷後の冷却速度が速すぎたため、ベイナイ
ト、マルテンサイトが発生し、伸線加工性が改善されな
かった例である。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明は鋼材成分と熱間圧延後の冷却条件を最適に選択す
ることにより、高炭素低合金線材の伸線加工性に有害な
初析セメンタイトを減少させ、ベイナイト、マルテンサ
イトの発生を完全に防止でき、この結果伸線加工性に優
れた高炭素低合金鋼線材の製造を可能にしたものであ
り、産業上の効果は極めて顕著なものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱間圧延後の冷却のパターンを示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.80〜1.20%、
    Si:0.10〜1.00%、Mn:0.20〜1.2
    0%、Cr:0.80〜1.80%を含有し、残部がF
    e及び不可避不純物よりなる鋼を熱間圧延後、550〜
    700℃の範囲まで冷却速度8〜20℃/秒で急冷した
    後、400℃までの温度範囲を平均冷却速度0.5〜2
    ℃/秒で冷却することにより、初析セメンタイトの面積
    率を3%以下、大きさを3μm以下にすることを特徴と
    する伸線加工性に優れた高炭素低合金鋼線材の製造方
    法。
JP6297095A 1995-03-22 1995-03-22 伸線加工性に優れた高炭素低合金鋼線材の製造方法 Withdrawn JPH08260046A (ja)

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