JPH1025521A

JPH1025521A - 線材の球状化焼鈍方法

Info

Publication number: JPH1025521A
Application number: JP8178798A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ofuji; 善弘大藤; Kenji Aihara; 賢治相原
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】短時間でセメンタイトの球状化率を７５％以上
となして軟化させることが可能な、炭素鋼や低合金鋼を
母材とする熱間圧延ままの線材の球状化焼鈍方法を提供
する。【解決手段】母材が、C ：0.15〜0.6 ％、Mn＋Cr：0.8
〜3.0 ％を含有する鋼で、熱間圧延後の組織が式及び
を満たすストランド状態の線材を、100 ℃／秒以上の
加熱速度で温度Ｔ1 に昇温した後、直ちに温度Ｔ2 まで
Ｃ1 ℃／秒の冷却速度で冷却し、次いで、温度Ｔ3 の炉
中に装入して 3〜30分保持する。ここで、Ａe₁点＋20℃
≦Ｔ1 ≦Ａe₁点＋150 ℃、Ａe₁点−50℃≦Ｔ2 ≦Ａe₁点
＋20℃、Ａe₁点−80℃≦Ｔ3 ≦Ａe₁点−20℃、｛（Ｔ1
−Ａe₁点）／30｝≦Ｃ1 ≦｛（Ｔ1 −Ａe₁点）／1.5
｝、である。又、｛（ベイナイト分率）／（１−フ
ェライト分率）｝≧0.2 、フェライト分率≧0.1 。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、線材の球状化焼鈍
方法に関し、より詳しくは、炭素鋼や低合金鋼を母材と
する熱間圧延ままの線材の急速球状化焼鈍方法に関す
る。なお、本発明の対象とする線材には、所謂「バーイ
ンコイル」も含む。

【０００２】

【従来の技術】JIS Ｓ４５Ｃなどの炭素鋼やJIS ＳＣＭ
４３５などの低合金鋼を母材とし、ボルトや自動車部品
などの素材に用いられる線材は、通常の方法で熱間圧延
されたままでは、フェライトとパーライトの混合組織
（以下、「フェライト＋パーライト組織」という）、フ
ェライト、パーライト及びベイナイトの混合組織（以
下、「フェライト＋パーライト＋ベイナイト組織」とい
う）、又は、フェライトとベイナイトの混合組織（以
下、「フェライト＋ベイナイト組織」という）を有する
ため、強度が高く、靭性は低い。このため、熱間圧延ま
まの線材を、後工程である切断や冷間鍛造、更には切削
などの冷間加工にそのまま供した場合には、成形品や線
材に割れを生じたり、冷間加工のための工具の寿命が大
幅に縮まってしまう。したがって、熱間圧延ままの線材
には、下記（イ）、（ロ）に示すような方法で冷間加工
性を高める処理が施されてきた。

【０００３】（イ）熱間圧延した線材を熱処理炉に装入
し、１０〜２５時間かけて球状化焼鈍を施す。

【０００４】（ロ）熱間圧延仕上げ温度を低くし、圧延
後の冷却速度を遅くすることで、線材の熱間圧延ままの
組織を粗大なフェライト＋パーライト組織とする。しかしながら、（イ）の方法は、繰り返しの球状化焼鈍
を要することが多く、工程が複雑になり処理時間も長く
なることから、コスト面で不利である。加えて、長時間
の熱処理（焼鈍処理）のために、線材の表面には脱炭や
厚いスケールが生成するという問題もある。

【０００５】又、（ロ）の方法で熱間圧延した線材は、
通常の方法で熱間圧延したままの線材に比べれば冷間加
工性は高いものの、熱間圧延ままの組織がフェライト＋
パーライト組織であるため、球状化焼鈍した線材に比べ
ると冷間加工性は低い。更に、仕上げ温度を下げて熱間
圧延することは、圧延機への負担が大きくなるばかり
か、生産効率を低下させることにもなる。加えて、冷却
速度を遅くするためには、製造設備の改造を要するので
多額の設備投資が必要であるし、冷却速度が遅い分生産
効率が低下してしまう。

【０００６】このような問題に対して、例えば特公昭６
１−１５９３０号公報には、「棒鋼線材をストランド状
態においてＡc₁点＋３０℃〜Ａc₁点＋１５０℃の加熱温
度まで平均加熱速度５０℃／分以上で加熱し、５分以内
保持した後、Ａr₁変態点まで１０分以内に冷却し、つい
でＡr₁点−４０℃までの温度域を０．５〜５℃／分の平
均冷却速度で冷却する」棒鋼線材の球状化処理方法が提
案されている。

【０００７】上記の公報に記載の技術は、熱間圧延まま
の棒鋼線材の組織における相の中で、特にパーライトに
着目したもので、棒鋼線材をＡc₁点以上の温度に加熱す
ることでパーライトを構成する層状セメンタイトの一部
を基地に溶け込ませ、未固溶のセメンタイトを核として
球状化させようとするものである。このため、対象とす
る棒鋼線材について、その母材の成分系に応じて加熱温
度、加熱時間などを正確に制御する必要がある。

【０００８】すなわち、前記の公報にも記載されている
ように、目標加熱温度の好ましい温度範囲は、例えば、
機械構造用炭素鋼などの炭素鋼においては、Ａc₁点＋３
０〜Ａc₁点＋５０℃、クロム鋼などの合金鋼において
は、Ａc₁点＋４０〜Ａc₁点＋８０℃であるため、加熱温
度を±１０〜２０℃の狭い範囲に制御する必要がある。

【０００９】線材をストランド状態にして加熱する場
合、その走行速度は１００ｍ／分以上にもなる場合があ
り、このような高速走行時に線材の加熱温度を±（１０
〜２０）℃に制御することは極めて難しい。特に、目標
とする加熱温度がＡc₁点近傍の温度域であり、変態によ
る吸熱がおこることとも相俟って厳密な温度制御は難し
い。

【００１０】更に、対象とする棒鋼線材の組織が、低合
金鋼を母材とする通常の熱間圧延線材の場合のようにベ
イナイトを含む組織である場合には、前記公報に記載の
技術では安定した球状化組織が得られないこともある。

【００１１】特開昭６０−９８３２号公報には、鋼線及
び棒鋼の素材を特定条件で熱処理してベイナイト組織に
することによって、迅速球状化が可能な鋼線及び棒鋼の
製造方法が開示されている。しかしながら、線材の製造
においてベイナイトだけの組織とするためには、正確な
制御冷却を行うための設備や、恒温変態に必要な溶融ソ
ルトバスなどの設備が必要なため、経済的な面から問題
がある。更に、球状化焼鈍時間の短縮効果もそれほど大
きくない。すなわち、例えば上記公報中に実施例として
記載されているように、７６０℃に１時間保持後、６０
０℃までを１０℃／時間で徐冷した後空冷している。そ
のため、球状化焼鈍処理に１１時間以上要している。

【００１２】更に、組織が全てベイナイトからなる線材
の靭性は低い。このため、通常コイル状に巻いて圧延さ
れた線材を巻き戻してストランド状態に矯正することは
極めて困難である。したがって、ベイナイト組織の線材
を、ストランド状態で熱処理することは難しい。

【００１３】ところで、前記した特公昭６１−１５９３
０号公報や、特開昭６０−９８３２号公報に記載の技術
を用いれば、球状化焼鈍時間の短縮は一応は可能であ
る。しかしながら、これらの技術には、製造コスト、生
産効率、球状化焼鈍時間などに依然として問題がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑みなされたもので、炭素鋼や低合金鋼を母材とする熱
間圧延ままの線材に対して、短時間でセメンタイトの球
状化率を７５％以上となして軟化させることが可能な、
線材の球状化焼鈍方法を提供することを目的とする。

【００１５】ここで、上記の「球状化率」とは、顕微鏡
観察した時、「その視野におけるセメンタイトに対して
の（短径）／（長径）の比が０．５以上であるセメンタ
イトの割合（％）」を意味する。

【００１６】なお、本発明が対象とする線材とは、ＪＩ
Ｓの用語の「棒状に熱間圧延された鋼で、コイル状に巻
かれた鋼材」のことをいい、既に述べたように、「バー
インコイル」を含むものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、実験・研
究を重ねた結果、熱間圧延ままの線材に短時間焼鈍処理
を施して、セメンタイトの球状化率を７５％以上にする
ためには、下記の（ａ）から（ｆ）を満たさねばならな
いことを見いだした。

【００１８】（ａ）Ａe₁点より高い温度域でのセメンタ
イトの溶解速度（固溶速度）を遅くするためには、上記
線材の組織中にベイナイトが含まれ、更に、上記線材の
母材中にＣｒ及び／又はＭｎが適正量含有されている必
要がある。

【００１９】（ｂ）Ａe₁点より高い温度域でセメンタイ
トの形状が速やかに球状に変化する相は、ベイナイトで
ある。そして、一定割合以上のベイナイトを含む場合に
はセメンタイトの球状化が速やかに起こる。

【００２０】（ｃ）コイル状に熱間圧延された線材をス
トランド状態に巻き戻して矯正するためには、線材の組
織中に適正量のフェライトが含まれている必要がある。

【００２１】（ｄ）セメンタイト中に濃化しているＣｒ
及びＭｎをセメンタイト溶解時になるべく拡散させない
ために、Ａe₁点より高い温度域に線材を長時間保持して
はいけない。

【００２２】（ｅ）セメンタイトを適量残存させるため
には、加熱速度及び加熱温度に応じた冷却速度で冷却す
れば良い。

【００２３】（ｆ）未溶解のセメンタイトを充分に成長
させるためには、線材をＡe₁点直下近傍の温度域で徐冷
するか、前記温度域で保持すれば良い。

【００２４】上記知見に基づく本発明は、下記に示す線
材の球状化焼鈍方法を要旨とする。

【００２５】「母材が、重量％でＣ：０．１５〜０．６
％、Ｍｎ＋Ｃｒ：０．８〜３．０％を含有する鋼で、熱
間圧延後の組織が式及びを満たすストランド状態の
線材を、温度Ｔ1 に１００℃／秒以上の加熱速度で昇温
した後、直ちに温度Ｔ2 までＣ1 ℃／秒の冷却速度で冷
却し、次いで、温度Ｔ3 の炉中に装入して３〜３０分保
持することを特徴とする線材の球状化焼鈍方法。

【００２６】｛（ベイナイト分率）／（１−フェライト分率）｝≧０．２・・・フェライト分率≧０．１・・・ここで、Ａe₁点＋２０℃≦Ｔ1 ≦Ａe₁点＋１５０℃、Ａe₁点−５０℃≦Ｔ2 ≦Ａe₁点＋２０℃、Ａe₁点−８０℃≦Ｔ3 ≦Ａe₁点−２０℃、｛（1 −Ａe₁点）／３０｝≦Ｃ1 ≦｛（Ｔ1 −Ａe₁点）
／１．５｝、である。」

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。なお成分元素量における「％」は「重量％」を意
味する。

【００２８】（Ａ）化学組成本発明が対象とする線材は、所定の形状に加工された
後、最終工程で焼入れ焼戻しなどの熱処理を施されて、
所望の特性（強度、靭性、耐食性など）を付与される。
この最終製品における特性の付与と、短時間でセメンタ
イトの球状化率が７５％以上である球状化焼鈍組織を得
る意味合いから、線材の化学成分としてＣ量、Ｍｎ＋Ｃ
ｒ量のみを下記の範囲に限定する。

【００２９】Ｃ：０．１５〜０．６％Ｃは、強度を確保するのに有効な元素である。しかし、
その含有量が０．１５％未満では充分な強度が得られな
い。一方、０．６％を超えて含有させても強度上昇効果
は飽和し、加えて焼き入れ時に割れ（焼き割れ）を生じ
やすくなる。したがって、Ｃの含有量を０．１５〜０．
６％とした。

【００３０】Ｍｎ＋Ｃｒ：０．８〜３．０％ＭｎとＣｒは、いずれもセメンタイト中に固溶してセメ
ンタイトを安定化し、加熱時にセメンタイトの溶解速度
を遅くして、セメンタイトを適正量残存させる効果を有
する。更に、Ｍｎ及びＣｒには焼き入れ性を高めて、強
度及び靭性を向上させる作用がある。前記した作用はＭ
ｎとＣｒが単独で含有されるか、複合して含有されるか
を問わず発揮される。すなわち、ＭｎとＣｒのうちのい
ずれかが０（ゼロ）であっても良い。しかし、ＭｎとＣ
ｒの含有量の和が０．８％未満では所望の効果が得られ
ない。一方、ＭｎとＣｒの含有量の和で３．０％を超え
てを含有させると、球状セメンタイトの成長が著しく遅
くなり、短時間で球状化できなくなる。したがって、Ｍ
ｎ＋Ｃｒの含有量を、０．８〜３．０％とした。

【００３１】本発明が対象とする線材のＣ及びＭｎ＋Ｃ
ｒ以外の他の化学成分の組成に関しては、特別な限定を
加える必要はない。最終製品において要求される特性の
付与が可能であり、且つ球状化焼鈍が短時間で完了する
ような成分範囲でありさえすれば良い。

【００３２】具体的には、例えば、ＣとＭｎ＋Ｃｒ以外
の元素としてＳｉ：０〜２．０％、Ｃｕ：０〜２．０
％、Ｎｉ：０〜４．０％、Ｍｏ：０〜０．５％、Ｖ：０
〜０．４％、Ｎｂ：０〜０．０５％、Ｔｉ：０〜０．１
０％、Ａｌ：０〜０．１０％、Ｎ：０〜０．０３％、
Ｂ：０〜０．００５％、Ｓ：０〜０．１０％、Ｐｂ：０
〜０．３０％、希土類元素：０〜０．１０％、Ｃａ：０
〜０．０１％、Ｍｇ：０〜０．０１％を含有し、残部が
Ｆｅと不可避不純物からなり、不純物としてのＰが０．
０５％以下のものであれば良い。

【００３３】なお、線材又は最終製品における特性向上
などを目的に、ＣとＭｎ＋Ｃｒ以外の上記した元素を追
加含有させる場合には、Ｓｉ：０．０５〜２．０％、Ｃ
ｕ：０．０５〜２．０％、Ｎｉ：０．３〜４．０％、Ｍ
ｏ：０．０５〜０．５％、Ｖ：０．０５〜０．４％、Ｎ
ｂ：０．００２〜０．０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．
１０％、Ａｌ：０．００１〜０．１０％、Ｎ：０．００
１〜０．０３％、Ｂ：０．０００３〜０．００５％、
Ｓ：０．００５〜０．１０％、Ｐｂ：０．０２〜０．３
０％、希土類元素：０．００２〜０．１０％、Ｃａ：
０．０００５〜０．０１％、Ｍｇ：０．０００５〜０．
０１％の含有量とすることが好ましい。更に、不純物と
してのＰは０．０５％以下とすることが好ましい。

【００３４】（Ｂ）熱間圧延後の組織母材が上記（Ａ）の化学組成からなる鋼で、通常の方法
で熱間圧延された線材の組織は、フェライト＋パーライ
ト組織、フェライト＋パーライト＋ベイナイト組織、又
はフェライト＋ベイナイト組織のいずれかである。

【００３５】熱間圧延ままの組織を有する線材がＡe₁点
以上の温度に加熱された時、ベイナイト中のセメンタイ
トは、パーライト中のセメンタイトに比べて溶解速度が
遅く、しかも速やかに球状になりやすい。このため、加
熱後の冷却時にセメンタイト析出の核として有効に働く
ので、球状化焼鈍の短縮に有効である。したがって、熱
間圧延した後の（球状化焼鈍前の）線材の組織を、ベイ
ナイトを含んだものに限定する。すなわち、熱間圧延後
の線材の組織を、フェライト＋パーライト＋ベイナイト
組織、又はフェライト＋ベイナイト組織のいずれかに規
定する。

【００３６】上記したベイナイトの効果を充分活用する
ためには、後の実施例でも詳しく示すように、下記の式
を満たすことが重要である。

【００３７】｛（ベイナイト分率）／（１−フェライト分率）｝≧０．２・・・すなわち、（ベイナイト分率）／（１−フェライト分
率）が０．２を下回ると、加熱時のセメンタイトの基地
への溶解量が多くなり過ぎて、所望の７５％以上のセメ
ンタイトの球状化率が得られない。なお、（ベイナイト
分率）／（１−フェライト分率）の上限は１（すなわ
ち、熱間圧延後の線材の組織がフェライト＋ベイナイト
組織）であっても構わない。

【００３８】ここで、「ベイナイト分率」、「フェライ
ト分率」はそれぞれ、倍率５００倍の顕微鏡で５視野観
察した時の、「ベイナイトの面積割合」、「フェライト
の面積割合」を指す。

【００３９】又、コイル状に熱間圧延された線材をスト
ランド状態に巻き戻して矯正するためには、線材の組織
中にフェライトが少なくとも１０％含まれている必要が
ある。したがって、下記の式を満たすように規定し
た。

【００４０】フェライト分率≧０．１・・・球状化焼鈍の短縮のためにはベイナイト分率を高める必
要があるので、フェライト分率の上限は０．７程度とす
ることが好ましい。

【００４１】なお、熱間圧延後の線材に上記した組織を
付与するには、例えば、通常の方法で熱間圧延した後、
適正な冷却条件で冷却すれば良い。この冷却条件は、例
えば、線材の直径と母材の化学組成毎に組織を調査し、
この調査データを基にして決定すれば良い。

【００４２】（Ｃ）加熱球状化焼鈍を短縮するためには、Ａe₁点より高い温度域
での保持時間を短くして、セメンタイト中に濃化してい
るＣｒ及びＭｎをなるべく拡散させないようにすること
で、セメンタイトの再析出時に球状化を促進しなければ
ならない。このためには、急速加熱処理によって昇温さ
せる必要がある。

【００４３】ところで、一般に線材を加熱する方法とし
ては、以下に示す２方法が知られている。

【００４４】（ｉ）所定温度の炉に、コイル状の線材を
装入して、所定の時間保持する。

【００４５】（ｉｉ）線材をストランド状態にして走行
させながら、通電加熱法や高周波加熱法で加熱する。

【００４６】しかし、（ｉ）の方法ではコイル状の線材
を均一な温度に加熱するのに数時間要してしまう。この
ため、特に、Ｃｒ及びＭｎが基地であるオーステナイト
中へ拡散してしまうので、セメンタイトの球状化が阻害
されてしまう。したがって、セメンタイトを迅速に球状
化して焼鈍時間を短縮するためには、（ｉｉ）の方法で
加熱する必要がある。

【００４７】ストランド状態で線材を走行させながら加
熱する際、加熱速度が遅いと生産効率が低くなって、製
造コスト増加の要因となる。そこで、加熱速度の下限を
生産性向上の観点から１００℃／秒と規定した。ところ
で、上記の「加熱速度」は、常温（室温）から下記に示
す温度Ｔ1 までの平均加熱速度を指す。なお、加熱速度
の上限は特に規定する必要はない。設備的な面からの上
限加熱速度とすれば良く、例えば、通電加熱装置を用い
た１００００℃／秒程度の超急速加熱速度であっても良
い。

【００４８】上記の１００℃／秒以上の加熱速度で線材
を急速加熱処理する場合、Ａe₁点＋２０℃からＡe₁点＋
１５０℃の間の温度であるＴ1 まで加熱昇温させなけれ
ばならない。これは、後の実施例で示すように、加熱温
度Ｔ1 がＡe₁点＋２０℃未満であれば、加熱後の冷却に
おいて冷却速度を遅くしてもベイナイト中及びパーライ
ト中のセメンタイトが充分には溶解しないため、球状化
焼鈍後にセメンタイトの球状化率を７５％以上とするこ
とができないからである。一方、Ａe₁点＋１５０℃を超
える温度に加熱すれば、加熱後の冷却において冷却速度
を速くしてもセメンタイトがほとんど全て溶解してしま
うため、やはり、球状化焼鈍後の球状化率が低くなる。

【００４９】なお、Ａe₁点（℃）は下記によるものとす
る。

【００５０】Ａe₁点＝723 −10.7×Ｍｎ（％）＋29.1×
Ｓｉ（％）＋16.9×Ｃｒ（％）。

【００５１】（Ｄ）冷却熱間圧延ままの線材は、上記（Ｃ）項で述べたような極
めて速い加熱速度で温度Ｔ1 まで加熱される。このた
め、この加熱中にベイナイト中及びパーライト中のセメ
ンタイトはほとんど溶解せず、セメンタイトの形状も変
化しない。

【００５２】熱間圧延後に前記（Ｂ）項に示した組織を
有する線材を球状化させるためには、上記（Ｃ）項で示
した条件で加熱した後、直ちにＡe₁点−５０℃からＡe₁
点＋２０℃の間の温度であるＴ2 まで冷却し、その冷却
中にベイナイト中及びパーライト中のセメンタイトの適
正量を溶解させ、残存したセメンタイトを球状に変化さ
せる必要がある。そして、この場合の冷却速度は、前記
した加熱温度Ｔ1 に応じた下記の冷却速度Ｃ1 とする必
要がある。

【００５３】｛（Ｔ1 −Ａe₁点）／３０｝≦Ｃ1 ≦
｛（Ｔ1 −Ａe₁点）／１．５｝後の実施例で示すように、冷却温度Ｔ2 がＡe₁点＋２０
℃を超える場合には、セメンタイトがほとんど全て溶解
してしまうため、球状化焼鈍後の球状化率が低くなる。
一方、冷却温度Ｔ2 がＡe₁点−５０℃未満であると、一
旦溶解していたセメンタイトが、パーライトとして析出
するため、球状化焼鈍後の球状化率が低くなる。したが
って、冷却温度Ｔ2 はＡe₁点−５０℃からＡe₁点＋２０
℃の間の温度とした。

【００５４】図１は、後の実施例における結果を、縦軸
を冷却速度Ｃ1 （℃／秒）、横軸をＴ1 −Ａe₁点（℃）
として整理したもので、「○」はセメンタイトの球状化
率が７５％以上、「×」はセメンタイトの球状化率が７
５％未満であることを示す。この図１から、冷却速度Ｃ
1 が｛（Ｔ1 −Ａe₁点）／３０｝℃／秒から｛（Ｔ1−
Ａe₁点）／１．５｝℃／秒である時に、セメンタイトの
球状化率が７５％以上の所望の球状化組織が得られるこ
とが分かる。

【００５５】冷却速度Ｃ1 が｛（Ｔ1 −Ａe₁点）／３
０｝℃／秒より遅い場合には、たとえ加熱温度Ｔ1 がＡ
e₁点＋２０℃からＡe₁点＋１５０℃の間の温度であって
も、ベイナイト中及びパーライト中のセメンタイトがほ
とんど全て溶解してしまうため、球状化率が低くなる。
一方、冷却速度Ｃ1 が｛（Ｔ1 −Ａe₁点）／１．５｝℃
／秒より速い場合には、たとえ加熱温度Ｔ1 がＡe₁点＋
２０℃とＡe₁点＋１５０℃の間の温度であっても、セメ
ンタイトが充分には溶解しないため、球状化率は低くな
る。

【００５６】（Ｅ）炉への装入熱間圧延後に前記（Ｂ）項に示した組織を有する線材を
球状化するには、上記の温度Ｔ2 まで冷却速度Ｃ1 で冷
却した後、残存したセメンタイトを核として、球状セメ
ンタイトを充分に成長させるために、下記温度Ｔ3 の炉
中に装入して３〜３０分保持することが必要である。

【００５７】Ａe₁点−８０℃≦Ｔ3 ≦Ａe₁点−２０℃。

【００５８】なお、温度Ｔ3 が上記の条件を満たしてお
れば、Ｔ2＜Ｔ3であっても良いし、Ｔ2≧Ｔ3であっても
良い。

【００５９】上記の温度Ｔ3 がＡe₁点−２０℃を超える
場合には、セメンタイトの析出が完了するまで長時間炉
中に保持することが必要になって、コストが嵩んでしま
う。一方、温度Ｔ3 がＡe₁点−８０℃を下回る場合に
は、オーステナイトからフェライトへの変態が低温で速
やかにおこるため、パーライトが生成しやすくなって、
焼鈍後の球状化率が低くなる。したがって、線材を装入
する炉の温度Ｔ3 はＡe₁点−８０℃からＡe₁点−２０℃
の間の温度とした。

【００６０】前記温度の炉中に装入した後の保持時間が
３分を下回る場合は、球状セメンタイトが充分成長する
前に炉外で速やかに冷却されてしまうため、パーライト
が生成して、球状化率が低くなる。一方、保持時間が３
０分を超えると焼鈍時間が長くなってしまうので処理コ
ストが嵩む。したがって、前記温度の炉中保持時間を３
〜３０分とした。

【００６１】ところで、「温度Ｔ3 の炉中に装入して３
〜３０分保持する」というのは、「Ａe₁点−８０℃から
Ａe₁点−２０℃の間にある任意の一定温度Ｔ3 に保った
炉中に装入して３〜３０分保持」しても良く、「温度Ｔ
3 の炉中に装入し、その後、例えば連続的にあるいはス
テップ状に炉温Ｔ3 をＡe₁点−８０℃からＡe₁点−２０
℃の間で変化させて、炉中に保持している時間が合計で
３〜３０分」であっても良いことを意味する。

【００６２】上記の温度域での３〜３０分の保持によっ
て、対象とする線材は、セメンタイトの球状化率が７５
％以上の所望の組織となる。このため、前記温度域にお
ける保持後の冷却速度は任意に選んで良い。但し、短時
間化処理のためにはできるだけ速い冷却速度で冷却する
ことが望ましい。

【００６３】

【実施例】表１に示す化学組成を有する鋼を通常の方法
により１５０ｋｇ真空炉を用いて溶製した。表１におけ
る鋼Ｂ〜Ｄ、Ｇ、Ｊ、Ｋ及びＭは本発明方法の対象鋼で
ある。鋼Ａ、Ｅ、Ｈ及びＬは成分のいずれかが本発明で
規定する範囲から外れた比較鋼である。又、鋼Ｆ及びＮ
は後述の熱間圧延後の組織が本発明で規定する範囲から
外れた比較鋼であり、鋼ＩはＣｒ＋Ｍｎの含有量及び後
述の熱間圧延後の組織ともに本発明で規定する範囲から
外れた比較鋼である。

【００６４】次いで、これらの鋼を通常の方法によって
直径１０ｍｍの線材に熱間圧延した後、コンベア上にコ
イル状に巻き落として風冷の強弱によって冷却速度を変
えて４００℃まで冷却し、その後は放冷した。

【００６５】上記のようにして得られた熱間圧延線材の
ミクロ組織を、倍率５００倍の光学顕微鏡で５視野ずつ
観察してフェライト分率とベイナイト分率を測定した。
表１にこのようにして測定した｛（ベイナイト分率）／
（１−フェライト分率）｝とフェライト分率を併せて示
す。

【００６６】

【表１】

【００６７】次に、上記のようにして得られた、熱間圧
延線材を供試材として、表２及び表３に示す種々の条件
で熱処理を行い、熱処理後のセメンタイトの球状化率を
測定した。表２及び表３にセメンタイトの球状化率を併
せて示す。

【００６８】なお、表２及び表３に記載の熱処理時の加
熱は、コイル状の線材を矯正してストランド状態にして
走行させながら通電加熱して行った。通電加熱によって
所定の温度Ｔ1 に加熱した後は、直ちに冷却速度Ｃ1 で
温度Ｔ2 まで連続的に冷却し、その後、所定温度に加熱
された炉中に装入してコイル状に巻き取り、所定の時間
経過後に炉から取り出して、常温（室温）まで空冷又は
水冷した。上記の炉には、温度がゾーン毎に変えられる
ものを用いた。

【００６９】なお、鋼Ｎを母材とする線材は、熱間圧延
後の組織におけるフェライトの分率が０．０４と小さい
ため靭性が低く、ストランド状態に矯正したときに、割
れが発生したため熱処理ができなかった。このため、表
２及び表３には鋼Ｎを用いた場合の試験結果は記載して
いない。

【００７０】表２及び表３から、本発明の方法によれ
ば、熱処理（焼鈍処理）後にセメンタイトの球状化率が
７５％以上の線材が、極めて短時間で得られることが明
らかである。

【００７１】これに対して、供試線材の母材の化学成
分、熱間圧延後の組織（焼鈍処理の前組織）又は、熱処
理条件のいずれかが本発明で規定する条件から外れた比
較法の場合には、セメンタイトの球状化率において劣っ
ている。

【００７２】すなわち、試験番号１９は加熱温度Ｔ1 が
Ａe₁点＋１８０℃を上回るため、試験番号１４は冷却速
度Ｃ1 が｛（Ｔ1 −Ａe₁点）／３０｝℃／秒を下回るた
め、試験番号２３は冷却終了温度Ｔ2 がＡe₁点＋２０℃
を上回るため、それぞれセメンタイトが多く溶解してし
まい、熱処理後の球状化率が低い。

【００７３】試験番号８は加熱温度Ｔ1 がＡe₁点＋２０
℃を下回るため、試験番号１７は冷却速度Ｃ1 が｛（Ｔ
1−Ａe₁点）／１．５｝℃／秒を上回るため、それぞれ
セメンタイトがほとんど溶解しなくなり、熱処理後の球
状化率が低い。

【００７４】更に、試験番号２０は冷却終了温度Ｔ2 が
Ａe₁点−５０℃を下回るため、試験番号２７、２８は炉
の温度Ｔ3 がＡe₁点−８０℃を下回るため、試験番号２
９は炉中保持時間が３分を下回るため、パーライトが生
成して、熱処理後の球状化率が低い。

【００７５】試験番号２４は炉の温度Ｔ3 がＡe₁点−２
０℃を上回るため、炉中保持時間が３０分ではセメンタ
イトが全て析出できないので、熱処理後の球状化率が低
い。

【００７６】試験番号１２は母材のＣｒ＋Ｍｎの含有量
が０．８％を下回るため、セメンタイトが多く溶解して
しまい、熱処理後の球状化率が低い。

【００７７】試験番号１３は母材のＣｒ＋Ｍｎの含有量
が０．８％を下回り、且つ熱間圧延後の組織の｛（ベイ
ナイト分率）／（１−フェライト分率）｝が０．２を下
回るため、セメンタイトが多く溶解してしまい、熱処
理後の球状化率が低い。

【００７８】試験番号１０は熱間圧延後の組織の｛（ベ
イナイト分率）／（１−フェライト分率）｝が０．２を
下回るためセメンタイトが多く溶解し、更にセメンタイ
トの形状が速やかに球状にならないため、熱処理後の球
状化率が低い。

【００７９】試験番号３３、３４は母材のＣｒ＋Ｍｎの
含有量が３．０％を上回るため、セメンタイトがほとん
ど溶解せず、熱処理後の球状化率が低い。

【００８０】試験番号３２は炉中保持時間が３０分を上
回るため、試験番号３５は加熱速度が１００℃／秒を下
回るため、セメンタイトの球状化率は所望の値が得られ
るものの、生産効率の点で劣る。

【００８１】試験番号１及び５はセメンタイトの球状化
率は所望の値が得られたものの、これらの球状化焼鈍材
を焼入れした場合の特性が劣るものであった。すなわ
ち、試験番号１は、母材のＣ含有量が０．１５％を下回
るため、焼き入れままの状態でビッカース硬度が４００
に達せず、充分な強度を得ることができなかった。一
方、試験番号５は母材のＣ含有量が０．６％を超えるた
め、焼き入れ時に焼き割れを生じた。

【００８２】

【表２】

【００８３】

【表３】

【００８４】

【発明の効果】本発明の方法によれば、炭素鋼や低合金
鋼を母材とする熱間圧延ままの線材に対して、短時間で
セメンタイトの球状化率を７５％以上となして軟化させ
ることができるので、産業上の効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における結果を、縦軸を冷却速度Ｃ1
（℃／秒）、横軸をＴ1 −Ａe₁点（℃）として、セメン
タイトの球状化の状況を整理した図である。「○」はセ
メンタイトの球状化率が７５％以上、「×」はセメンタ
イトの球状化率が７５％未満であることを示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】母材が、重量％でＣ：０．１５〜０．６
％、Ｍｎ＋Ｃｒ：０．８〜３．０％を含有する鋼で、熱
間圧延後の組織が式及びを満たすストランド状態の
線材を、１００℃／秒以上の加熱速度で温度Ｔ1 に昇温
した後、直ちに温度Ｔ2 までＣ1 ℃／秒の冷却速度で冷
却し、次いで、温度Ｔ3 の炉中に装入して３〜３０分保
持することを特徴とする線材の球状化焼鈍方法。｛（ベイナイト分率）／（１−フェライト分率）｝≧０．２・・・フェライト分率≧０．１・・・ここで、Ａe₁点＋２０℃≦Ｔ1 ≦Ａe₁点＋１５０℃、Ａe₁点−５０℃≦Ｔ2 ≦Ａe₁点＋２０℃、Ａe₁点−８０℃≦Ｔ3 ≦Ａe₁点−２０℃、｛（Ｔ1 −Ａe₁点）／３０｝≦Ｃ1 ≦｛（Ｔ1 −Ａe
₁点）／１．５｝、である。