JPS5819429A - 熱間押出合金材の製造方法 - Google Patents

熱間押出合金材の製造方法

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JPS5819429A
JPS5819429A JP56115227A JP11522781A JPS5819429A JP S5819429 A JPS5819429 A JP S5819429A JP 56115227 A JP56115227 A JP 56115227A JP 11522781 A JP11522781 A JP 11522781A JP S5819429 A JPS5819429 A JP S5819429A
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/002Extruding materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special extruding methods of sequences
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はステンレス鋼、超合金等の連続鋳造材を素材と
して、管、丸棒、形材等を熱間押出加工する方法に関す
るものである。
金属加工法には、大別して熱間加工法と冷間加工法とが
ある。加工力を小さくする方法として、熱間加工法が広
く採用されておシ、その中には圧延、押出、鍛造等があ
る。1回の加工で大きい加工率が取れ、且つダイスの変
換のみで種々の形状の製品が容易に得られるという点で
は、特に熱間押出法が有利である・ 熱間押出加工に供する素材は、一般には溶製−造塊−熱
間分塊圧延工程によシ円形断面に仕上げられている(以
下この工程による素材を熱延素材と称する)。しかし、
連続鋳造技術が発達し、現在では円形断面の連続鋳造鋳
片の製造が可能となり、熱間分塊圧延工程を省略した溶
製一連続鋳造工程により熱間押出加工用素材が製造可能
な段階に達している(以下この工程による素材を連鋳素
材と称する)。
連続鋳造技術の発達は、ステンレス鋼、超合金等におい
ても例外ではなく、上記工程省略の利点を享受出来る段
階に達しており、連鋳素材を熱間押出加工に適用するこ
とで大幅な歩留向上が期待される。しかし加熱、冷却時
に相変態を生じない材料の連鋳素材を熱間押出加工した
場合に押出製品表面に、押出方向にスジ状欠陥が多発し
、商品価値を著るしく損うという欠点がある。このため
、従来ステンレス鋼、超合金等においては、連鋳素材を
熱間押出加工して管、丸棒、形材等の熱間押出製品を製
造することが出来なかった。なお、このスジ状欠陥は熱
延素材を用いた場合には、殆んど見られない。
本発明の目的は熱間押出温度への加熱および冷却時に相
変態を生じないステンレス鋼や超合金等の熱間押出製品
を製造するにあたシ、連鋳素材を用いて熱延素材を用い
た場合と同等以上の表面品質を有する押出製品を得るこ
とにある。
連鋳素材は方向性の強い鋳造組織を有しているのに対し
、熱延素材は熱間分塊圧延工程でこのような鋳造組織が
破壊されて、微細結晶組織となシ、その方向性がランダ
ム化されていることから、本発明者は、熱間押出加工以
前に連鋳素材の組織を微細化する方法について種々実験
検討した結果、本発明を完成した。すなわち本発明法は
、連続鋳造された素材を、冷間加工した後、熱間押出時
の加熱によシ素材表面から少なくとも3m厚の表面層の
金属組織を微細化し、ついで熱間押出加工することを特
徴とする。
以下本発明法について詳述する。
熱間押出加工に供給する素材は、一般に長尺の!ルーム
を400〜1000o+長さに切断し、その後端面を切
削加工して、加熱後熱間押出機によシ押出加工される。
本発明法においては、先ず、この素材を製作する工程に
おいて、連鋳素材を冷間加工する。ついで、熱間押出加
工のための加熱時に素材表面から少くとも3n+厚の表
面層の鋳造組織を再結晶させて微細結晶粒となす。
冷間加工の手段としては、その後の加熱時に前述のよう
に表面層のみを再結晶させて微細組織とすれば良いので
、比較的軽度の冷間加工を付与する手段を用いる。例え
ば長尺の連鋳素材を成剤した後、減面率1%以下の軽圧
下圧延を行う。また円形断面の長尺連鋳材を、センター
レスピーリングマシーンを用いて成剤する際に押えロー
ルの押付力によって冷間ローリング加工を行うと、成剤
と冷間加工が同時に行える利点がある。その他、シ1.
ドブラスト、サンドブラスト、グリッドプラスト、液体
ホーニング等の粒子吹付加工を行ってもよい0粒子吹付
加工は連鋳素材表面を成剤した後に行っても良く、また
成剤前に行って表面の酸化スケール除去と冷間加工を同
時に行うこともできる。
このようにして連鋳素材の表面を冷間加工するが、長尺
の素材を切断した後の素材端面についても冷間加工する
ことが望ましい。すなわち、押出材先端側端面は、押出
材先端部の表面になるために熱間押出加工前に表面層の
微細化をしておかないとこの部分でスジ状欠陥が発生す
るおそれがあるために、押出製品先端側の端面を加熱前
に冷間加工しておくことが望ましい。これに対して、押
出材後端側端面は、通常、押盤(ダミーブロック)と密
着しており、押出材の表面にはならないために、この部
分の微細化は不要である。素材端面の冷間加工手段とし
ては、前述した粒子吹付加工等が適している。
以上のように連鋳素材表面または連鋳素材表面と該素材
切断後の素材端面の双方を冷間加工した稜、熱間押出加
工のための加熱を行い、素材表面層の組織を微細化しつ
いで熱間押出加工を行う。
また、設備的に素材端面の冷間加工が不可能である場合
には、素材端面に相当する押出製品先端部外表面にスジ
状欠陥が発生するのを防止するためにダイス形状を変更
して熱間押出加工を行う。
従来一般に用いられているダイスは第1図に示すように
ダイス前面に、ダイス中心に向けて低くなるテーパー(
角度α)を有しているが、本発明においては、第2図に
示すようにダイス前面に、ダイス中心に向けて高くなる
テーパー(角度β)を有している逆チー・臂−ダイスを
用いる。
微細組織を有する表面層の厚さと熱間押出加工後のスジ
状欠陥の発生状況との関係は、第3図に示す通りであり
、少くとも表面から3闘厚の表面層が微細化されていれ
ば、スジ状欠陥の発生は見られなくなり、熱延素材によ
る押出製品と同等の表面肌を得ることが出来る。
以下実施例について説明する。素材の主な履歴を表1に
示す。
実施例1 素材合金ニオ−ステナイト系ステンレン鋼SUS 30
4素材の主な履歴 表1 木材屑の■〜■は本発明例であシ、■は、連鋳素材に冷
間加工を付与しない場合の比較例、■は熱延素材の場合
の従来例である。素材■はセンターレスピーリングマシ
ーンによる外表面皮側時にクラ、シュ量(クラッシュ量
=素材直径−押えロールの接円直径)2mの表面冷間ロ
ーリング加工をし、素材端面をショットプラストで加工
した場合である。この場合は冷間ローリングによる微細
化表面層は5〜6鵡、ショットプラストによるそれは、
3111であり、押出製品表面は、全長にわたって熱延
素材■の場合と同等のものであった。素材■は全面をシ
、ットゾラスト加工した場合であり、微細化表面層は3
關であ)、素材■と同程度の押出材表面が得られた。素
材■はセンターレスピーリングマシーンにおける表面冷
間ローリング加工をクラ、シュ量1.5 tmで行い、
端面の冷間加工は行なわない場合である。センターレス
ピーリングマシーンによる冷間ローリングで得られる微
細化表面層は3〜4■厚であるが、端面冷間加工を行な
わないため、押出製品先端1mにスジ状欠陥が発生した
が、それ以降の位置では素材■と同じ表面状態であった
。素材■は表面冷間加工を行なわない場合(クラッシュ
量=0.)である。
第4図に素材■、■、■を1200’Cに加熱した後の
横断面金属組織を示す。連鋳素材を冷間加工しないで加
熱した素材■は第4図すに示すように粗大鋳造組織であ
シ熱延素材■はCに示すように全断面が再結晶微細組織
となっている。これに対して連鋳素材を冷間加工した素
材■は1に示すように表層部に深さ3〜6111の再結
晶微細組織が得られ、それより中心部は素材■と同様な
粗大鋳造組織のままとなっている。これらを押出加工し
て得られた製品の外観状況を第5図に示す。横断面全体
が粗大鋳造組織である素材■を押出加工すると第5図す
のように最大的100μに達するスジ状欠陥が発生する
が全面再結晶微細組織となっている熱延素材■を押出加
工した場合は、Cのようにスジ状欠陥は全くない。これ
に対して押出製品の表面となるビレ、ト表面層を冷間加
工して再結晶微細化した連鋳素材■を押出加工した場合
は中6部は鋳造組織であるにもかかわらず表面近傍微細
組織のためaのようにスジ状欠陥の発生社全く見られな
かった。これは鋼種を問わず、押出前に少くとも表層下
3W厚の微細組織が存在すれば、同じ結果が得られるこ
とを示す。
表2に全円周および押出製品長手方向1多0闘長の表面
粗さ測定結果を示す。
表2 表面粗さは測定中最大のものから10個を取シ出して平
均した値である。比較例の連鋳素材■の押出製品の粗さ
は円周方向では70〜100 ttm*長手方向では3
0〜50 fimである。円周方向ではスジ状欠陥のた
め粗さが大きくなっており長手方向で祉潤滑ガラスによ
る粗さが主となっているために粗さレベルは低くなって
いる。これに対して、熱延素材■および、本発明例によ
る連鋳素材■の押出製品の粗さは、円周方向および長手
方向共に、20〜40 ttmで両者には全く差はない
。これはいずれも潤滑ガラスによるものであり、スジ状
欠陥が発生してないことを示している。
この他の実施例2として、素材のセンターレスピーリン
グマシーンによる冷間ローリング加工と逆デーパーダイ
スによる押出の場合を述べる。
実施例2 素材ニオ−ステナイト系ステンレス鋼SUS
 304素材のaa* I3 IIII 」 押出条件 素材加熱温度  1200℃ 潤滑ガラス  窓ガラス成分 粘度 2200pois*(at1200℃)製品寸法
 50φX5& 押  出  比   33 表3によって押出された押出製品先端部の表面状況を第
6図に示す。
比較例の連鋳素材を押出加工するダイス(α110度)
では素材の粗大鋳造組織に起因するスジ状欠陥のため表
面粗度拡非常に大きい。これに対して本発明例の逆テー
ノ膏−ダイスを適用すると第6図のとと〈β〉10度で
従来の分塊圧延材と同等又はそれ以上に滑らか1ks面
が得られることが示される。勿論押出製品長手方向中央
、後端部においては実施例1で示す表面性状のものであ
る。
以上の如く、本発明方法により、スジ状欠陥は全くなく
なシ従来の熱延素材の押出製品と鵡橢品質が得られるよ
うになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来法に1いるダイス形状を示す図、第2図線
本発明法に用いるダイス形状を示す図、第3図社微細組
織を有する表面層の厚さと熱間押出加工後のスジ状欠陥
の発生状況を示す図、第り図轄素材を1200℃に加熱
した後の金属組織を示す図、第5図祉第4図の素材を押
出加工して得られた製品の外観状況を示す図、第6図社
押出材トップの表面粗さとダイステーパー角度との関係
を示す図(O印連鋳材、Δ分塊圧延材)である。 答I1)   茅2回 亭3日 竿47 第5回 a        b         Cクイズ命テ
ーバ?卸實

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (])  連続鋳造された素材表面を冷間加工した後、
    加熱することによって、表面からタカくとも3m厚の表
    面層の組織を微細化し、ついで熱間押出加工することを
    特徴とする熱間押出合金材の製造方法。 (2)素材端面を粒子吹付加工することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の熱間押出合金材の製造方法。 (3)逆テーパ−ダイスで熱間押出加工することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の熱間押出
    合金材の製造方法。 (4)  連続鋳造された円形断面を有する素材の円周
    面ラセンターレスビーリングマシーンにより切削するこ
    とによシ、皮削とともにバックアップロールによる冷間
    ローリング加工を行うことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項ないし第3項記載の熱間押出合金材の製造方法。 (5)  連続鋳造された素材表面を粒子吹付加工する
    ことによル、表面の酸化スケールを除去するとともに冷
    間加工を行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項な
    いし第3項起重の熱間押出合金材の製造方法。
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