JPH10298640A - 鋼材の球状化焼きなまし方法 - Google Patents
鋼材の球状化焼きなまし方法Info
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- JPH10298640A JPH10298640A JP10721497A JP10721497A JPH10298640A JP H10298640 A JPH10298640 A JP H10298640A JP 10721497 A JP10721497 A JP 10721497A JP 10721497 A JP10721497 A JP 10721497A JP H10298640 A JPH10298640 A JP H10298640A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 煩雑な制御を行うことなく、短時間で直接球
状化焼きなまし組織を得ることができ、ひいてはエネル
ギーコストを低減することのできる鋼材の球状化焼きな
まし方法を提案する。 【解決手段】 Ｃ：0.15〜2.0 mass％を含有する鋼に熱
間圧延を行い、A1変態点以下又はAcm 変態点以下にまで
冷却した後に球状化焼きなましをするに当たり、この球
状化焼きなまし処理時にキュリー点以下の温度において
絶対値で0.1 Ｔ/cm 以上10Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場
を印加する。好ましくは磁場を印加する温度範囲を（A3
変態点＋50℃) 〜（A1変態点−50℃）又は（Acm 変態点
＋100 ℃）〜（A1変態点−50℃）とし、印加する磁場の
強さを２〜30Ｔとする。
状化焼きなまし組織を得ることができ、ひいてはエネル
ギーコストを低減することのできる鋼材の球状化焼きな
まし方法を提案する。 【解決手段】 Ｃ：0.15〜2.0 mass％を含有する鋼に熱
間圧延を行い、A1変態点以下又はAcm 変態点以下にまで
冷却した後に球状化焼きなましをするに当たり、この球
状化焼きなまし処理時にキュリー点以下の温度において
絶対値で0.1 Ｔ/cm 以上10Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場
を印加する。好ましくは磁場を印加する温度範囲を（A3
変態点＋50℃) 〜（A1変態点−50℃）又は（Acm 変態点
＋100 ℃）〜（A1変態点−50℃）とし、印加する磁場の
強さを２〜30Ｔとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、塑性加工、切削
加工を容易にし、また、機械的性質を改善するために行
われる鋼材の球状化焼きなまし方法に関し、特にこの球
状化焼きなまし処理時間の短縮を図ることのできる技術
を提案しようとするものである。
加工を容易にし、また、機械的性質を改善するために行
われる鋼材の球状化焼きなまし方法に関し、特にこの球
状化焼きなまし処理時間の短縮を図ることのできる技術
を提案しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車及び産業機械等に用いられる機械
部品には、従来から炭素鋼又は合金鋼が素材として汎用
されている。これらの機械部品は、通常、熱間圧延によ
り製造される棒鋼線材を球状化焼きなましした後に、切
断し、所定の形状に冷間鍛造し、最後に切削等の仕上加
工を行うことによって製造されている。かかる機械部品
の製造工程のうち、冷間鍛造は、製品の加工精度、量産
性及びコストの点で優れているので多用されているが、
加工精度や型寿命などの観点から冷間鍛造性を向上させ
ることが望まれるところであり、そのために、予め鋼中
炭化物を球状化し、鋼材の変形抵抗を低下させる目的で
球状化焼きなましが施される。
部品には、従来から炭素鋼又は合金鋼が素材として汎用
されている。これらの機械部品は、通常、熱間圧延によ
り製造される棒鋼線材を球状化焼きなましした後に、切
断し、所定の形状に冷間鍛造し、最後に切削等の仕上加
工を行うことによって製造されている。かかる機械部品
の製造工程のうち、冷間鍛造は、製品の加工精度、量産
性及びコストの点で優れているので多用されているが、
加工精度や型寿命などの観点から冷間鍛造性を向上させ
ることが望まれるところであり、そのために、予め鋼中
炭化物を球状化し、鋼材の変形抵抗を低下させる目的で
球状化焼きなましが施される。
【０００３】球状化焼きなましの条件としては、図１に
ヒートパターンの一例を示すようにA1変態点直上に長時
間の加熱保持し、その後徐冷する方法、又は図２に示す
ようにA1直上での加熱保持後にA1直下で保持後、冷却す
る方法が一般的である。しかし、かかる球状化焼きなま
しは長時間に及び、さらに高温でかつ長時間加熱のため
に熱処理費用が嵩むという問題を有しており、球状化焼
きなまし時間が長いと生産性を著しく阻害することもあ
って、その時間短縮が望まれる。
ヒートパターンの一例を示すようにA1変態点直上に長時
間の加熱保持し、その後徐冷する方法、又は図２に示す
ようにA1直上での加熱保持後にA1直下で保持後、冷却す
る方法が一般的である。しかし、かかる球状化焼きなま
しは長時間に及び、さらに高温でかつ長時間加熱のため
に熱処理費用が嵩むという問題を有しており、球状化焼
きなまし時間が長いと生産性を著しく阻害することもあ
って、その時間短縮が望まれる。
【０００４】これらの解決策として、例えば特公平６−
２８９８号公報には、高炭素クロム軸受鋼の短時間球状
化熱処理方法を開示し、具体的には図３に示すヒートパ
ターンで鋼材を780 〜820 ℃に加熱保持後Ar1 変態点以
下まで50〜200 ℃/hで冷却する第１次球状化処理と、Ac
1 変態点〜Ac1 変態点＋30℃に加熱後Ar1 変態点以下ま
で50〜200 ℃/hで冷却する３回以上の第２次球状化処理
の組み合わせからなる熱処理を行うことの提案がある。
しかしながら、上記特公平６−２８９８号公報に開示の
の方法は、従来20時間かかっていたものを10時間にした
という熱処理時間の短縮効果はあっても依然として10時
間という長時間を要し、かつ数回の繰り返し熱サイクル
を加えるものであることから、エネルギーコスト及び温
度制御の点では問題が残されていたままである。
２８９８号公報には、高炭素クロム軸受鋼の短時間球状
化熱処理方法を開示し、具体的には図３に示すヒートパ
ターンで鋼材を780 〜820 ℃に加熱保持後Ar1 変態点以
下まで50〜200 ℃/hで冷却する第１次球状化処理と、Ac
1 変態点〜Ac1 変態点＋30℃に加熱後Ar1 変態点以下ま
で50〜200 ℃/hで冷却する３回以上の第２次球状化処理
の組み合わせからなる熱処理を行うことの提案がある。
しかしながら、上記特公平６−２８９８号公報に開示の
の方法は、従来20時間かかっていたものを10時間にした
という熱処理時間の短縮効果はあっても依然として10時
間という長時間を要し、かつ数回の繰り返し熱サイクル
を加えるものであることから、エネルギーコスト及び温
度制御の点では問題が残されていたままである。
【０００５】更に、特開平４−１７３９２１号公報、特
開平４−２３６７１５号公報及び特開平４−３６５８１
６号公報では、圧延条件や冷却条件を制御することによ
って熱間圧延とその後の球状化焼きなましの連続処理時
間を短縮する発明がなされているが、その制御が煩雑な
うえ、処理時間の短縮にも限界があった。
開平４−２３６７１５号公報及び特開平４−３６５８１
６号公報では、圧延条件や冷却条件を制御することによ
って熱間圧延とその後の球状化焼きなましの連続処理時
間を短縮する発明がなされているが、その制御が煩雑な
うえ、処理時間の短縮にも限界があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、かかる実
情に鑑み、煩雑な制御を行うことなく、短時間で直接球
状化焼きなまし組織を得ることができ、ひいてはエネル
ギーコストを低減することのできる鋼材の球状化焼きな
まし方法を提案することを目的とする。
情に鑑み、煩雑な制御を行うことなく、短時間で直接球
状化焼きなまし組織を得ることができ、ひいてはエネル
ギーコストを低減することのできる鋼材の球状化焼きな
まし方法を提案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上掲の目的
に鑑み、その実現のためになされたものである。すわな
ち、発明者らが熱間圧延後の直接球状化焼きなましにつ
いて検討を行った結果、 １）球状化焼きなましにおいて、変態温度範囲で磁場を
印加させることにより、変態が促進され、短時間で球状
化焼きなましを完了させることができる、 ２）さらに、熱間圧延後の冷却において、変態温度範囲
で磁場を印加することにより、パーライトあるいはフェ
ライト＋パーライト組織が微細化する。更に、過共析鋼
では初析のセメンタイトの発生が抑制されることで、そ
の後の球状化焼きなましが短時間で完了する、ことを見
いだし、この発明に至った。
に鑑み、その実現のためになされたものである。すわな
ち、発明者らが熱間圧延後の直接球状化焼きなましにつ
いて検討を行った結果、 １）球状化焼きなましにおいて、変態温度範囲で磁場を
印加させることにより、変態が促進され、短時間で球状
化焼きなましを完了させることができる、 ２）さらに、熱間圧延後の冷却において、変態温度範囲
で磁場を印加することにより、パーライトあるいはフェ
ライト＋パーライト組織が微細化する。更に、過共析鋼
では初析のセメンタイトの発生が抑制されることで、そ
の後の球状化焼きなましが短時間で完了する、ことを見
いだし、この発明に至った。
【０００８】すなわち、かような知見のもとに開発した
この発明の要旨構成は、次のとおりである。Ｃ：0.15〜
2.0 mass％を含有する鋼に熱間圧延を行い、A1変態点以
下又はAcm変態点以下にまで冷却した後に球状化焼きな
ましをするに当たり、この球状化焼きなまし処理時にキ
ュリー点以下の温度において絶対値で0.1 Ｔ/cm 以上10
Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場を印加することを特徴とす
る鋼材の球状化焼きなまし方法（第１発明）。Ｃ：0.15
〜2.0 mass％を含有する鋼に熱間圧延を行い、A1変態点
以下又はAcm変態点以下にまで冷却した後に球状化焼き
なましをするに当たり、この球状化焼きなましの直前に
Ac3 変態点以上又はAcm 変態点以上に加熱し冷却する工
程を行い、この工程の冷却中の（A3変態点＋50℃) 〜
（A1変態点−50℃）又は（Acm 変態点＋100 ℃）〜（A1
変態点−50℃）の温度範囲で絶対値で0.1Ｔ/cm 以上10
Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場を印加することを特徴とす
る鋼材の鋼材の球状化焼きなまし方法（第２発明）。
Ｃ：0.15〜2.0 mass％を含有する鋼に熱間圧延を行い、
A1変態点以下又はAcm変態点以下にまで冷却した後に球
状化焼きなましをするに当たり、熱間圧延に引き続く冷
却の際、（A3変態点＋50℃) 〜（A1変態点−50℃）又は
（Acm 変態点＋100 ℃）〜（A1変態点−50℃）の温度範
囲で絶対値で0.1 Ｔ/cm以上10Ｔ/cm 以下の勾配のある
磁場を印加するとともに、この球状化焼きなまし処理時
にキュリー点以下の温度において絶対値で0.1 Ｔ/cm 以
上10Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場を印加することを特徴
とする鋼材の球状化焼きなまし方法（第３発明）。第１
発明又は第３発明において、球状化焼きなまし処理時に
絶対値で0.1 Ｔ/cm 以上10Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場
を印加する温度範囲が（A3変態点＋50℃)〜（A1変態点
−50℃）又は（Acm 変態点＋100 ℃）〜（A1変態点−50
℃）である鋼材の球状化焼きなまし方法（第４発明）。
第１発明〜第３発明において、磁場の強さが２〜30Ｔで
ある鋼材の球状化焼きなまし方法（第５発明）。
この発明の要旨構成は、次のとおりである。Ｃ：0.15〜
2.0 mass％を含有する鋼に熱間圧延を行い、A1変態点以
下又はAcm変態点以下にまで冷却した後に球状化焼きな
ましをするに当たり、この球状化焼きなまし処理時にキ
ュリー点以下の温度において絶対値で0.1 Ｔ/cm 以上10
Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場を印加することを特徴とす
る鋼材の球状化焼きなまし方法（第１発明）。Ｃ：0.15
〜2.0 mass％を含有する鋼に熱間圧延を行い、A1変態点
以下又はAcm変態点以下にまで冷却した後に球状化焼き
なましをするに当たり、この球状化焼きなましの直前に
Ac3 変態点以上又はAcm 変態点以上に加熱し冷却する工
程を行い、この工程の冷却中の（A3変態点＋50℃) 〜
（A1変態点−50℃）又は（Acm 変態点＋100 ℃）〜（A1
変態点−50℃）の温度範囲で絶対値で0.1Ｔ/cm 以上10
Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場を印加することを特徴とす
る鋼材の鋼材の球状化焼きなまし方法（第２発明）。
Ｃ：0.15〜2.0 mass％を含有する鋼に熱間圧延を行い、
A1変態点以下又はAcm変態点以下にまで冷却した後に球
状化焼きなましをするに当たり、熱間圧延に引き続く冷
却の際、（A3変態点＋50℃) 〜（A1変態点−50℃）又は
（Acm 変態点＋100 ℃）〜（A1変態点−50℃）の温度範
囲で絶対値で0.1 Ｔ/cm以上10Ｔ/cm 以下の勾配のある
磁場を印加するとともに、この球状化焼きなまし処理時
にキュリー点以下の温度において絶対値で0.1 Ｔ/cm 以
上10Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場を印加することを特徴
とする鋼材の球状化焼きなまし方法（第３発明）。第１
発明又は第３発明において、球状化焼きなまし処理時に
絶対値で0.1 Ｔ/cm 以上10Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場
を印加する温度範囲が（A3変態点＋50℃)〜（A1変態点
−50℃）又は（Acm 変態点＋100 ℃）〜（A1変態点−50
℃）である鋼材の球状化焼きなまし方法（第４発明）。
第１発明〜第３発明において、磁場の強さが２〜30Ｔで
ある鋼材の球状化焼きなまし方法（第５発明）。
【０００９】ここで、圧延後の球状化焼きなましは、図
１あるいは図２等に示した一般的な条件で何ら問題はな
い。
１あるいは図２等に示した一般的な条件で何ら問題はな
い。
【００１０】
【発明の実施の形態】球状化焼きなましにおける、変態
温度範囲で磁場を印加させることにより、変態が促進さ
れ、短時間で球状化焼きなましを完了させることができ
る。そのため、第１発明では、球状化焼きなまし処理時
にキュリー点以下の温度において絶対値で0.1 Ｔ/cm 以
上10Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場を印加する。
温度範囲で磁場を印加させることにより、変態が促進さ
れ、短時間で球状化焼きなましを完了させることができ
る。そのため、第１発明では、球状化焼きなまし処理時
にキュリー点以下の温度において絶対値で0.1 Ｔ/cm 以
上10Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場を印加する。
【００１１】また、球状化焼きなましによる球状化の程
度は、球状化焼きなまし前の組織が大きな影響を及ぼし
ていることも見いだした。すなわち、亜共析鋼あるいは
共析鋼では、球状化焼きなまし前の組織を微細なフェラ
イト−パーライトにすることにより、また、過共析鋼で
は、前組織での初析セメンタイト発生を抑制することに
より、球状化の程度が向上することが明らかとなった。
その理由は、亜共析鋼あるいは共析鋼では前の組織の微
細なフェライト−パーライトにするほど最高加熱温度に
おいて小さな炭化物の核が発生し易く、これらの核がそ
の後の冷却中に成長し、球状化の程度が向上するためで
あり、過共析鋼の場合は前組織での初析セメンタイト発
生を抑制すればするほど最高加熱温度において小さな炭
化物の核が残留し易く、これらの核がその後の冷却中に
成長し、球状化の程度が向上するためである。
度は、球状化焼きなまし前の組織が大きな影響を及ぼし
ていることも見いだした。すなわち、亜共析鋼あるいは
共析鋼では、球状化焼きなまし前の組織を微細なフェラ
イト−パーライトにすることにより、また、過共析鋼で
は、前組織での初析セメンタイト発生を抑制することに
より、球状化の程度が向上することが明らかとなった。
その理由は、亜共析鋼あるいは共析鋼では前の組織の微
細なフェライト−パーライトにするほど最高加熱温度に
おいて小さな炭化物の核が発生し易く、これらの核がそ
の後の冷却中に成長し、球状化の程度が向上するためで
あり、過共析鋼の場合は前組織での初析セメンタイト発
生を抑制すればするほど最高加熱温度において小さな炭
化物の核が残留し易く、これらの核がその後の冷却中に
成長し、球状化の程度が向上するためである。
【００１２】そこで、第２発明においては、球状化焼き
なまし前の組織を亜共析鋼あるいは共析鋼では、微細な
フェライト−パーライトに、また、過共析鋼では、初析
セメンタイト発生を抑制した組織にするために、図４に
ヒートパターンの一例を示すように、球状化焼きなまし
の直前にAc3 変態点以上又はAcm 変態点以上に加熱し冷
却する工程を行い、この工程の冷却中の（A3変態点＋50
℃) 〜（A1変態点−50℃）又は（Acm 変態点＋100 ℃）
〜（A1変態点−50℃）の温度範囲で絶対値で0.1 Ｔ/cm
以上10Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場を印加する。
なまし前の組織を亜共析鋼あるいは共析鋼では、微細な
フェライト−パーライトに、また、過共析鋼では、初析
セメンタイト発生を抑制した組織にするために、図４に
ヒートパターンの一例を示すように、球状化焼きなまし
の直前にAc3 変態点以上又はAcm 変態点以上に加熱し冷
却する工程を行い、この工程の冷却中の（A3変態点＋50
℃) 〜（A1変態点−50℃）又は（Acm 変態点＋100 ℃）
〜（A1変態点−50℃）の温度範囲で絶対値で0.1 Ｔ/cm
以上10Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場を印加する。
【００１３】第１発明及び第２発明のように、球状化焼
きなまし時に磁場を印加した場合でも、球状化焼きなま
しの前に所定の勾配を有する磁場を印加した場合でも、
いずれも球状化焼きなまし時間の短縮に有効に寄与する
ことが、発明者らの研究で明らかとなった。そこで、第
３発明では、熱間圧延に引き続く冷却の際、（A3変態点
＋50℃) 〜（A1変態点−50℃）又は（Acm 変態点＋100
℃）〜（A1変態点−50℃）の温度範囲で絶対値で0.1 Ｔ
/cm 以上10Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場を印加するとと
もに、この球状化焼きなまし処理時にキュリー点以下の
温度で同様の勾配を有する磁場を印加する。
きなまし時に磁場を印加した場合でも、球状化焼きなま
しの前に所定の勾配を有する磁場を印加した場合でも、
いずれも球状化焼きなまし時間の短縮に有効に寄与する
ことが、発明者らの研究で明らかとなった。そこで、第
３発明では、熱間圧延に引き続く冷却の際、（A3変態点
＋50℃) 〜（A1変態点−50℃）又は（Acm 変態点＋100
℃）〜（A1変態点−50℃）の温度範囲で絶対値で0.1 Ｔ
/cm 以上10Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場を印加するとと
もに、この球状化焼きなまし処理時にキュリー点以下の
温度で同様の勾配を有する磁場を印加する。
【００１４】第１発明又は第３発明においては、球状化
焼きなまし処理時又は処理前に所定の勾配を有する磁場
を印加する温度範囲が（A3変態点＋50℃) 〜（A1変態点
−50℃）又は（Acm 変態点＋100 ℃）〜（A1変態点−50
℃）であることが好適であるため、第４発明にて規定
し、また、第１発明〜第３発明においては、印加する磁
場の強さが２〜30Ｔであることが好適であるため、第５
発明にて規定する。
焼きなまし処理時又は処理前に所定の勾配を有する磁場
を印加する温度範囲が（A3変態点＋50℃) 〜（A1変態点
−50℃）又は（Acm 変態点＋100 ℃）〜（A1変態点−50
℃）であることが好適であるため、第４発明にて規定
し、また、第１発明〜第３発明においては、印加する磁
場の強さが２〜30Ｔであることが好適であるため、第５
発明にて規定する。
【００１５】この発明に係る球状化焼きなまし方法につ
いて、より具体的に説明する。 Ｃ：0.15〜2.0 mass％ この発明を適用する鋼は、Ｃ量が0.15〜2.0 mass％のも
のである。Ｃは、固溶して基地を強化し、機械部品とし
ての十分な強度、耐摩耗性を確保する目的で、0.15mass
％以上添加する。一方、2.0 mass％を超えると母材のじ
ん性が著しく低下するばかりか、この発明にかかる製造
方法においても初析のセメンタイトが生成することか
ら、0.8 〜2.0 mass％の範囲とした。より好ましくは、
0.15〜1.5mass％である。したがって、この発明は、低
炭素鋼から中炭素鋼、高炭素鋼、さらには低合金鋼（例
えば高炭素クロム軸受鋼、工具鋼）、高合金鋼（ステン
レス鋼）まで、広い範囲にわたって適用することができ
る。
いて、より具体的に説明する。 Ｃ：0.15〜2.0 mass％ この発明を適用する鋼は、Ｃ量が0.15〜2.0 mass％のも
のである。Ｃは、固溶して基地を強化し、機械部品とし
ての十分な強度、耐摩耗性を確保する目的で、0.15mass
％以上添加する。一方、2.0 mass％を超えると母材のじ
ん性が著しく低下するばかりか、この発明にかかる製造
方法においても初析のセメンタイトが生成することか
ら、0.8 〜2.0 mass％の範囲とした。より好ましくは、
0.15〜1.5mass％である。したがって、この発明は、低
炭素鋼から中炭素鋼、高炭素鋼、さらには低合金鋼（例
えば高炭素クロム軸受鋼、工具鋼）、高合金鋼（ステン
レス鋼）まで、広い範囲にわたって適用することができ
る。
【００１６】第１発明で、磁場勾配の大きさを絶対値で
0.1 Ｔ/cm 以上10Ｔ/cm 以下とした理由は、0.1 Ｔ/cm
未満では磁場印加の効果は得られず、一方10Ｔ/cm を超
えるとその効果は飽和する。そこで磁場勾配の大きさは
0.1 Ｔ/cm 以上10Ｔ/cm 以下とした。なお、，磁場勾配
の大きさはその絶対値で決まるので、プラス、マイナス
のいずれでも構わない。また、球状化焼きなまし処理時
に磁場を印加する温度範囲がキュリー点（770℃）以下
とした理由は、キュリー温度以下では磁気エネルギーの
効果が生じないからである。さらに、生産性を考慮する
と、（A3変態点＋50℃) 〜（A1変態点−50℃）又は（Ac
m 変態点＋100 ℃）〜（A1変態点−50℃）であることが
好適であり、この温度範囲外で磁場を印加しても効果が
小さい。また、上記した磁場勾配さえ付加しておけば磁
場の強さは特に限定されることはないが、印加する磁場
の強さは２〜30Ｔが好適で、２Ｔ未満では球状化焼きな
ましの短時間化が図れず、短時間の球状化焼きなましで
は初析のセメンタイトを完全に分断できずに残留する場
合があり、一方、30Ｔを超える場合は、磁場印加の設備
が高価でかつ大型になるため、２〜30Ｔが望ましい。更
に、かかる球状化焼きなましは、熱間圧延後にA1変態点
以下又はAcm 変態点以下にまで冷却してから、それに引
き続いて行う必要がある。
0.1 Ｔ/cm 以上10Ｔ/cm 以下とした理由は、0.1 Ｔ/cm
未満では磁場印加の効果は得られず、一方10Ｔ/cm を超
えるとその効果は飽和する。そこで磁場勾配の大きさは
0.1 Ｔ/cm 以上10Ｔ/cm 以下とした。なお、，磁場勾配
の大きさはその絶対値で決まるので、プラス、マイナス
のいずれでも構わない。また、球状化焼きなまし処理時
に磁場を印加する温度範囲がキュリー点（770℃）以下
とした理由は、キュリー温度以下では磁気エネルギーの
効果が生じないからである。さらに、生産性を考慮する
と、（A3変態点＋50℃) 〜（A1変態点−50℃）又は（Ac
m 変態点＋100 ℃）〜（A1変態点−50℃）であることが
好適であり、この温度範囲外で磁場を印加しても効果が
小さい。また、上記した磁場勾配さえ付加しておけば磁
場の強さは特に限定されることはないが、印加する磁場
の強さは２〜30Ｔが好適で、２Ｔ未満では球状化焼きな
ましの短時間化が図れず、短時間の球状化焼きなましで
は初析のセメンタイトを完全に分断できずに残留する場
合があり、一方、30Ｔを超える場合は、磁場印加の設備
が高価でかつ大型になるため、２〜30Ｔが望ましい。更
に、かかる球状化焼きなましは、熱間圧延後にA1変態点
以下又はAcm 変態点以下にまで冷却してから、それに引
き続いて行う必要がある。
【００１７】第２発明においては、球状化焼きなましの
直前にAc3 変態点以上又はAcm 変態点以上に加熱し冷却
する工程を行う。加熱温度は、単一オーステナイト組織
になる範囲であれば良いが、Ac3 変態点＋50℃又はAcm
＋100 ℃もあれば十分である。
直前にAc3 変態点以上又はAcm 変態点以上に加熱し冷却
する工程を行う。加熱温度は、単一オーステナイト組織
になる範囲であれば良いが、Ac3 変態点＋50℃又はAcm
＋100 ℃もあれば十分である。
【００１８】この加熱に引き続く冷却中に、亜共析鋼ま
たは共析鋼では（A3変態点＋50℃)〜（A1変態点−50
℃）の温度範囲で所定の勾配を有する磁場を印加し、過
共析鋼では(Acm変態点＋100 ℃）〜（A1変態点−50℃）
の温度範囲で同様に磁場を印加する。亜共析鋼または共
析鋼では球状化焼なまし前の組織をできるだけ微細なフ
ェライト−パーライトにするほうが球状化組織は改善さ
れる。発明者らによる磁場印加温度と球状化組織との関
係を調べたところ、（A3変態点＋50℃) 〜（A1変態点−
50℃）の温度範囲で磁場を印加した場合が最も前組織が
微細なフェライト−パーライトになり、球状化組織は改
善されることが判明したのであり、逆にこの冷却温度範
囲に所定の勾配を有する磁場を印加しないとフェライト
−パーライトの微細化が不十分である。過共析鋼では前
組織での初析セメンタイト発生をできるだけ抑制するほ
うが球状化組織は改善される。発明者らによる磁場印加
温度と球状化組織との関係を調べたところ、(Acm変態点
＋100 ℃）〜（A1変態点−50℃）の温度範囲で所定の勾
配を有する磁場を印加した場合が最も初析セメンタイト
発生が抑制でき、球状化組織は改善されることが判明し
たのであり、逆にこの冷却温度範囲に磁場を印加しない
と初析セメンタイトの抑制は不十分である。磁場の勾配
は0.1 Ｔ/cm 〜10Ｔ/cm 、および印加する磁場の強さは
２〜30Ｔが好適であり、２Ｔ未満では鋼中炭素量と他の
合金元素との組み合わせにより、亜共析鋼あるいは共析
鋼では前の組織を微細なフェライト−パーライトにする
ことが不十分であり、過共析鋼では前組織での初析セメ
ンタイトの発生抑制が不十分となるからである。
たは共析鋼では（A3変態点＋50℃)〜（A1変態点−50
℃）の温度範囲で所定の勾配を有する磁場を印加し、過
共析鋼では(Acm変態点＋100 ℃）〜（A1変態点−50℃）
の温度範囲で同様に磁場を印加する。亜共析鋼または共
析鋼では球状化焼なまし前の組織をできるだけ微細なフ
ェライト−パーライトにするほうが球状化組織は改善さ
れる。発明者らによる磁場印加温度と球状化組織との関
係を調べたところ、（A3変態点＋50℃) 〜（A1変態点−
50℃）の温度範囲で磁場を印加した場合が最も前組織が
微細なフェライト−パーライトになり、球状化組織は改
善されることが判明したのであり、逆にこの冷却温度範
囲に所定の勾配を有する磁場を印加しないとフェライト
−パーライトの微細化が不十分である。過共析鋼では前
組織での初析セメンタイト発生をできるだけ抑制するほ
うが球状化組織は改善される。発明者らによる磁場印加
温度と球状化組織との関係を調べたところ、(Acm変態点
＋100 ℃）〜（A1変態点−50℃）の温度範囲で所定の勾
配を有する磁場を印加した場合が最も初析セメンタイト
発生が抑制でき、球状化組織は改善されることが判明し
たのであり、逆にこの冷却温度範囲に磁場を印加しない
と初析セメンタイトの抑制は不十分である。磁場の勾配
は0.1 Ｔ/cm 〜10Ｔ/cm 、および印加する磁場の強さは
２〜30Ｔが好適であり、２Ｔ未満では鋼中炭素量と他の
合金元素との組み合わせにより、亜共析鋼あるいは共析
鋼では前の組織を微細なフェライト−パーライトにする
ことが不十分であり、過共析鋼では前組織での初析セメ
ンタイトの発生抑制が不十分となるからである。
【００１９】第３発明においては、第１発明のように球
状化焼きなまし処理時に所定の勾配を有する磁場を印加
するのみならず、熱間圧延に引き続く冷却の際にも（A3
変態点＋50℃) 〜（A1変態点−50℃）又は（Acm 変態点
＋100 ℃）〜（A1変態点−50℃）の温度範囲で同様の磁
場を印加する。この温度範囲に限定した理由は、第２発
明の説明で述べたところと同様である。また、印加する
磁場の強さも２〜30Ｔが好ましいが、その理由は第１発
明及び第２発明の説明で述べたところと同様である。な
お、第２発明、第３発明において、冷却中に磁場を印加
する際の冷却速度は初析のフェライトとパーライト、あ
るいは初析のセメンタイトとパーライトとなる冷却速度
であれば、特に限定されることはない。
状化焼きなまし処理時に所定の勾配を有する磁場を印加
するのみならず、熱間圧延に引き続く冷却の際にも（A3
変態点＋50℃) 〜（A1変態点−50℃）又は（Acm 変態点
＋100 ℃）〜（A1変態点−50℃）の温度範囲で同様の磁
場を印加する。この温度範囲に限定した理由は、第２発
明の説明で述べたところと同様である。また、印加する
磁場の強さも２〜30Ｔが好ましいが、その理由は第１発
明及び第２発明の説明で述べたところと同様である。な
お、第２発明、第３発明において、冷却中に磁場を印加
する際の冷却速度は初析のフェライトとパーライト、あ
るいは初析のセメンタイトとパーライトとなる冷却速度
であれば、特に限定されることはない。
【００２０】
（実施例１）JIS 規格におけるS53C及びSUJ2の化学組成
を有する鋼を転炉で溶製後、連続鋳造により400 mm×56
0 mmのブルームとした。次いで、熱間圧延により25mmφ
の棒鋼とし、 条件１：（A1−50℃）まで放冷、 条件２：（A3＋50℃) 又は（Acm ＋50℃）から（A1−50
℃）まで５Ｔの磁場中で放冷、 条件３：室温まで放冷、 の３種の方法で冷却した。次いで、条件１及び条件２は
図５に示す方法で、条件３は図６に示す条件でそれぞれ
球状化焼きなましを行った。この球状化焼きなましのと
きの磁場の強さは表１に示したとおりである。その後、
ミクロ組織を観察するとともに、硬さを測定した。その
結果を表１に併記する。
を有する鋼を転炉で溶製後、連続鋳造により400 mm×56
0 mmのブルームとした。次いで、熱間圧延により25mmφ
の棒鋼とし、 条件１：（A1−50℃）まで放冷、 条件２：（A3＋50℃) 又は（Acm ＋50℃）から（A1−50
℃）まで５Ｔの磁場中で放冷、 条件３：室温まで放冷、 の３種の方法で冷却した。次いで、条件１及び条件２は
図５に示す方法で、条件３は図６に示す条件でそれぞれ
球状化焼きなましを行った。この球状化焼きなましのと
きの磁場の強さは表１に示したとおりである。その後、
ミクロ組織を観察するとともに、硬さを測定した。その
結果を表１に併記する。
【００２１】
【表１】
【００２２】S53C及びSUJ2のいずれも、この発明に従う
適合例は熱間圧延と短時間の球状化焼きなまし条件の組
み合わせにより良好な球状化組織が得られ、室温まで冷
却後にS53Cであれば19時間、SUJ2であれば23時間の熱処
理条件で行った従来材と同等以下の硬さが得られてい
る。
適合例は熱間圧延と短時間の球状化焼きなまし条件の組
み合わせにより良好な球状化組織が得られ、室温まで冷
却後にS53Cであれば19時間、SUJ2であれば23時間の熱処
理条件で行った従来材と同等以下の硬さが得られてい
る。
【００２３】（実施例２）表２に示す種々の化学成分に
なる鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法で鋳片としたのち、
55mmφの棒鋼に圧延した。更に、この棒鋼をAc3 変態点
以上又はAcm 変態点以上である1000℃に加熱後、冷却中
に種々の条件で磁場を印加してかから、球状化焼きなま
しを施した。そして、各素材からミクロサンプルを切り
出し、5000倍で10視野ずつ炭化物の形状を調べ、炭化物
の球状化の程度を調べた。その結果を図３に示す。な
お、球状化の程度を定量化するために球状化率（炭化物
の長径／短径の比が２以下の炭化物が総炭化物個数に閉
める割合）を用いて評価した。
なる鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法で鋳片としたのち、
55mmφの棒鋼に圧延した。更に、この棒鋼をAc3 変態点
以上又はAcm 変態点以上である1000℃に加熱後、冷却中
に種々の条件で磁場を印加してかから、球状化焼きなま
しを施した。そして、各素材からミクロサンプルを切り
出し、5000倍で10視野ずつ炭化物の形状を調べ、炭化物
の球状化の程度を調べた。その結果を図３に示す。な
お、球状化の程度を定量化するために球状化率（炭化物
の長径／短径の比が２以下の炭化物が総炭化物個数に閉
める割合）を用いて評価した。
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】表３において、この発明に従い、磁場を印
加した場合は、従来に比較して良好な球状化組織、ある
いは少ないエネルギーで同様な良好な球状化組織が得ら
れてる。これに対して、比較例No. 11〜20は、磁場の印
加条件がこの発明の範囲を外れているため、従来と比較
してやや改善されてはいるものの、依然として不十分な
球状化組織となっている。
加した場合は、従来に比較して良好な球状化組織、ある
いは少ないエネルギーで同様な良好な球状化組織が得ら
れてる。これに対して、比較例No. 11〜20は、磁場の印
加条件がこの発明の範囲を外れているため、従来と比較
してやや改善されてはいるものの、依然として不十分な
球状化組織となっている。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は、球状
化焼きなまし時、また必要に応じて球状化焼きなましの
前の冷却時に磁場を印加することにより、球状化焼きな
まし処理時間を著しく短縮することが可能になり、球状
化組織を有する鋼材の生産性を著しく向上させることが
可能で、工業的価値が高い。
化焼きなまし時、また必要に応じて球状化焼きなましの
前の冷却時に磁場を印加することにより、球状化焼きな
まし処理時間を著しく短縮することが可能になり、球状
化組織を有する鋼材の生産性を著しく向上させることが
可能で、工業的価値が高い。
【図１】一般的な球状化焼きなましのヒートパターンを
示す図である。
示す図である。
【図２】一般的な球状化焼きなましのヒートパターンを
示す図である。
示す図である。
【図３】従来の球状化焼きなましのヒートパターンの一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図４】第２発明における球状化焼きなましのヒートパ
ターンの一例を示す図である。
ターンの一例を示す図である。
【図５】実施例１における球状化焼きなましのヒートパ
ターンを示す図である。
ターンを示す図である。
【図６】実施例１における球状化焼きなましのヒートパ
ターンを示す図である。
ターンを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星野 俊幸 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 天野 虔一 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 下斗米 道夫 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｃ：0.15〜2.0 mass％を含有する鋼に熱
間圧延を行い、A1変態点以下又はAcm 変態点以下にまで
冷却した後に球状化焼きなましをするに当たり、 この球状化焼きなまし処理時にキュリー点以下の温度に
おいて絶対値で0.1 Ｔ/cm 以上10Ｔ/cm 以下の勾配のあ
る磁場を印加することを特徴とする鋼材の球状化焼きな
まし方法。 - 【請求項２】 Ｃ：0.15〜2.0 mass％を含有する鋼に熱
間圧延を行い、A1変態点以下又はAcm 変態点以下にまで
冷却した後に球状化焼きなましをするに当たり、 この球状化焼きなましの直前にAc3 変態点以上又はAcm
変態点以上に加熱し冷却する工程を行い、この工程の冷
却中の（A3変態点＋50℃) 〜（A1変態点−50℃）又は
（Acm 変態点＋100 ℃）〜（A1変態点−50℃）の温度範
囲で、絶対値で0.1 Ｔ/cm 以上10Ｔ/cm 以下の勾配のあ
る磁場を印加することを特徴とする鋼材の鋼材の球状化
焼きなまし方法。 - 【請求項３】 Ｃ：0.15〜2.0 mass％を含有する鋼に熱
間圧延を行い、A1変態点以下又はAcm 変態点以下にまで
冷却した後に球状化焼きなましをするに当たり、 熱間圧延に引き続く冷却の際、（A3変態点＋50℃) 〜
（A1変態点−50℃）又は（Acm 変態点＋100 ℃）〜（A1
変態点−50℃）の温度範囲で、絶対値で0.1 Ｔ/cm 以上
10Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場を印加するとともに、 この球状化焼きなまし処理時にキュリー点以下の温度に
おいて絶対値で0.1 Ｔ/cm 以上10Ｔ/cm 以下の勾配のあ
る磁場を印加することを特徴とする鋼材の球状化焼きな
まし方法。 - 【請求項４】 球状化焼きなまし処理時に、絶対値で0.
1 Ｔ/cm 以上10Ｔ/cm 以下の勾配のある磁場を印加する
温度範囲が（A3変態点＋50℃) 〜（A1変態点−50℃）又
は（Acm 変態点＋100 ℃）〜（A1変態点−50℃）である
請求項１又は３記載の鋼材の球状化焼きなまし方法。 - 【請求項５】 磁場の強さが２〜30Ｔである請求項１〜
３のいずれか一項に記載の鋼材の球状化焼きなまし方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10721497A JP3864492B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | 鋼材の球状化焼きなまし方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10721497A JP3864492B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | 鋼材の球状化焼きなまし方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10298640A true JPH10298640A (ja) | 1998-11-10 |
| JP3864492B2 JP3864492B2 (ja) | 2006-12-27 |
Family
ID=14453389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10721497A Expired - Fee Related JP3864492B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | 鋼材の球状化焼きなまし方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3864492B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1078251C (zh) * | 1999-01-12 | 2002-01-23 | 冶金工业部钢铁研究总院 | 小型钢材热轧后在线磁场热处理方法 |
| KR20200061648A (ko) * | 2018-11-26 | 2020-06-03 | 현대제철 주식회사 | 저탄소 구상화 합금강 제조방법 및 이에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강 |
| CN114686654A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-01 | 内蒙古科技大学 | 一种基于脉冲磁场的轴承钢球化退火方法及系统 |
-
1997
- 1997-04-24 JP JP10721497A patent/JP3864492B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1078251C (zh) * | 1999-01-12 | 2002-01-23 | 冶金工业部钢铁研究总院 | 小型钢材热轧后在线磁场热处理方法 |
| KR20200061648A (ko) * | 2018-11-26 | 2020-06-03 | 현대제철 주식회사 | 저탄소 구상화 합금강 제조방법 및 이에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강 |
| CN114686654A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-01 | 内蒙古科技大学 | 一种基于脉冲磁场的轴承钢球化退火方法及系统 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3864492B2 (ja) | 2006-12-27 |
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