JPS58207325A - 線材の球状化処理方法 - Google Patents

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、熱延線材の延性、靭性、令聞加工性等を向上
させるだめの、鋼中炭化物の球状化６理方法に関する。

一般に、鋼中の炭化物を球状化する方法として。

鋼材をＡｃ、点以上に加熱した後、徐冷する方、法やＡ
ｃ、点上下に加熱冷却を繰り返す方法がよく知られてい
る。ところか、このような焼鈍による球状化処理は、十
数時間の長い処理時間を必要とし。

熱処理コストの増大や脱炭、酸化の問題を生じるばかり
でなく、長い熱処理時間のために、鋼中のフェライト粒
および炭化物が非常に粗大化し、かえって延性、靭性、
加工性を低下させる問題がある。

本出願人が先に出願した特願昭５５−１１７２７５「鋼
中炭化物球状化処理方法」は、２チ以丁のＣ４を含有す
る鋼をその球状化熱処理前に一定の条件で温間加工する
もので、この温間加工により後の熱処理において鋼中炭
化物の球状化が著しく促進され、高度の延性、靭性、加
工性を確保すると同時に、熱処理時間を大巾に短縮する
大きな効果を有する。本発明はこの方法を線材に適用し
１合せてその効果を一層高めた線材の球状化６理方法の
提供を目的とする。

ところで、球状化熱処理前の温同加工が、熱れ理の際の
鋼中炭化物の球状化促進に有効な理由は、鋼中炭化物が
温間加工によって変形破壊を起し、変形破壊された鋼中
炭化物が熱処理の際に微細分断し凝集されやすくなるた
めとされている。しかしながら、単に鋼中炭化物を変形
破壊するだけでは、十分に分断凝集が行われない。鋼中
炭化物を効率よく分断凝集させるには、温間加工の段階
で鋼中炭化物を十分に変形破壊すると同時に、熱処理の
段階でそのＣの拡散を促すことが必要なのである。本発
明者は特にこのＣの拡散に注目し、その促進手段につい
て種々実験研究を重ねた結果、温間加工前に冷間で５〜
９０チの塑性加工を行うのが甑めで有効であることを知
見した。

すなわち、温間加工前に冷間加工を行うと、■　冷間加
工によって導入された転位が、熱処理の段階で鋼中Ｃの
拡散経路になってＣの拡散を促進すると同時に、 ■　冷間加工されたフェライト粒が、熱処理の段階で再
結晶して粒界面積を増加させ、Ｃの粒界拡散が促進され
るばかりでなく、 ■　冷間加工によってセメンタイト板が破砕されている
ため、熱処理の際の凝集も容易となり、このようにＣの
拡散と合せて変形破壊の面からも球状化が促進される結
果、熱処理時間の大巾短縮と鋼中炭化物の完全球状化が
可能になるのである。

本発明はこの知見に基づきなされたもので、２チ以下の
Ｃを含有する鋼の熱延線材に冷間で５〜９０％の塑性加
工を加えた後％Ａｒ３点以下３００’Ｃ以−Ｈの温度域
で５〜９０％の塑性加工を加え、次いでこの線材を熱処
理する点６て特徴かある。

本発明において、冷間の塑性加工はロールベンダ、ロー
ラダイス、穴ダイス等、通常の線材の塑性加工法を用い
て行うが、ロールベンダによ、る塑性加工は、繰り返し
曲げ加工を基本にしつつ、線材に伸び加工を付与する複
合加工であるため、他の学純な減面加工と異なり、同一
の伸び率を与えても非常に多くの累２積匣が加えられ・
顕著な加工効果を発現させるばかりでなく、加工と同時
に脱スケールも行え、スケールの非常に少ない線材を製
造できる特色がある。

ＡｒＪ点以ト３００°Ｃ以上の温間塑性加工も、ロール
ベンダ、ローラダイス等の通常の線材の塑性加工法を用
いて行い、なかでもロールベンダによる塑性加工は前述
の如き特色を有する。

温間塑性加工後の熱処理は、■：　Ａｒ、点以下５００
°Ｃ以七の温度域に７分以上加熱保持する、■：焼鈍す
る、（■：■の後で■を行う、のいずれの形で行っても
よい。

ここで焼鈍とは、従来の球状化焼鈍と軟化焼鈍の両方を
いう。

また、この熱処理は、温間塑性加工後一旦常温まで冷却
した後に行ってもよいし、温間塑性加工後冷却を待たず
に連続して行ってもよい。ただし、後咎の熱処理の方法
が球状化促進に有効でかつ経済的でもある。

本発明の方法はバッチ式、連続式のいずれで行ってもよ
い・従来の熱処理による球状化処理では娯理時間か長い
ため、望むと望まざるとにかかわらずバッチ式を採用せ
ざるをｆｌないが、熱処理時間を大巾に短縮できる本発
明の方法ではインラインのｌ工程処理が可能となり、こ
れによって処理能率か上りかつ熱処理の均一化か図れる
点も本発明の大きな効果である。

なお、連続処理を採用する場合にあっても、変形抵抗の
低下が強く求められる材料に対しては、簡拳なオフライ
ン焼鈍の追加がイ゛ｆ効である〇本発明の方法に供する
線材は、一般の熱延した後自然放冷した組織を有するも
のであってもよいが、熱延後調整冷却したものの方が望
ましい。その理由は、熱延後調整冷却することにより、
低温で変態生成する組織（微細パーライト、ベイナイト
、マルテンサイトあるいはこれらの混合組織）を生じ、
本発明の球状化促進効果が一層高められるからである。

線材の鋼種については、鋼中炭化物を球状化する必要の
あるものであれば、種類を問わない。

次に１本発明における限定理由について述べる。

（ａ）　　熱延線材を冷間で塑性加工するのは、熱処理
においてＣの拡散を促すとともに、凝集を促進して鋼中
炭化物の球状化促進を図るためであり、その詳細は既に
述べたとおりである。

翰　−ＩＩ記冷間甲性加工の加工度を５〜９０チの範囲
に限定したのは次の理由による・ ５チ未満の加工度では熱処理の段階でＣの拡散と鋼中炭
化物の凝集が不足し、特願昭５５−１１７２７５「鋼中
炭化物球状化処理方法」と同程度の球状化促進効果しか
引き出せない。逆に、加工度が９０チを超えると球状化
促進効果の上昇は期待できず、単に加工工程が複雑化す
るにとどまる。したがって、上記加工度は５〜９０チの
範囲とした。

（ｃ）　　冷開塑性加工後に行う温間塑性加工の加工温
度をＡｒ３点以魚具００°Ｃ以上に限定したのは次の理
由による。

Ａｒ、魚具−１−に加熱するとこの段階で鋼中炭化物が
分解固汀ｆを起し、本発明の技術手段を適用しても鋼中
炭化物の球状化、組織の微細化に効果をもたらさない、
また、３００°Ｃ′宣下の温度で加工したものは、熱処
理の段階でＣの拡散が充分におこらず、鋼中炭化物の変
形破壊に伴う凝集が不十分で、球状化か不足する。した
がって温間塑性加工の加工温度をＡｒ、魚具下３００°
Ｃ以上に限定した。

け）上記温間塑性加工の加工度を５〜９０％の範囲に限
定したのは次の理由による。

加工度か５％未満では鋼中炭化物の変形破壊が不充分な
ため、熱処理の段階でその微細分断および凝集が行われ
ない。この加工度が大きくなるほど、鋼中炭化物の微細
化が促進さハて、以後の球状化熱処理時間が短縮され、
場合によっては球状のだめの焼鈍を施さなくてもＩ−分
な球状化組織が得られる。しかしながら、加工１ψが９
０％を超えてもＩ―記した効果は増大することかなく、
加工工程のみが複雑化する。したがって、この温間加工
の加工度を５〜９０チとし、好ましくは１０〜８゜係と
する。

（ｅ）　　温間塑性加工後の熱処理は、■：Ａｒ３点以
下５００°Ｃ以トの温度域に７分以上保持する、■：焼
鈍する、■：■の後＋を匂を行う、のいずれの形で行っ
てもよいか、その理由は次のとおりである。

（，０の保熱を行うのは、温同塑性加工後の線材をＡｒ
、魚具下５００°Ｃ以上の温度域に７分以上保つことに
より、温間塑性加工Ｏてよって変形破壊した鋼中炭化物
をＣの拡散６でよって分断凝集させるためであり、Ａｒ
８点をこえると鋼中炭化物は殆ど分解固溶してしまって
塑性加工を付加した効果がなくなり、５００°Ｃ未満の
温度ではＣの拡散が不十分なために鋼中炭化物の分断凝
集が進まなくなる。

この保熱６埋は、恒温保持でも徐冷保持でもよいが、ｊ
ｑ温保持の方が球状化が促進されやすく、徐冷保持の場
合も５００’Ｃに至るまでの時間が７分以上あればｆｉ
工湯温保持場へと殆んど差がなくなってし１う。

・、Φの焼鈍が炭中炭化物の球状化に有効なことは既に
知られているとおりである。

■の保熱・焼鈍を行うのは、■の温間保持だけでも球状
化は進んでいるが、その後で更に焼鈍を行えば、一層昧
状化が促進されるためである。

この場合、従来の焼鈍による球状化処理に較べてはるか
に短時聞の処理で微細な球状化組織が？ＩＩられ、コス
ト的シても品質的にも極めて有利であることは言うまで
もない。

（ｆ）　　本発明の方法に供する熱延線材の鋼のＣ量を
２チ以Ｆとした理由は、Ｃ量が２チを超えると状態図に
おけるγ相の領域が非常に狭くなるとともに、初析セメ
ンタイトのγ粒界」１析出量が多くなって、熱間加工性
を劣化させ、熱延段階で割れが発生しやすくなることに
よる。

次に、本発明の実施例を本発明範囲外の廼理例と比較し
て本発明の実施効果を明らかにする。

第１表に示す成分組成の鋼（すなわち鋼Ａは５２０Ｃ，
＃ＢｌｄＳ４５Ｃ，鋼Ｃ１ｄＳＣＭ４３５、鋼りは５Ｕ
Ｊ−３、鋼Ｅは５ＵＰ−１０（７）各相当鋼）かうする
現場溶製材を１０．０１１１φに熱間圧延した線材を供
試材とした。

第１図は試験に使用した球状化処理ラインで、（１）は
ペイオフリール、（２）はロールペンタ、（３）ｌｄロ
ールベンダ（３）を構成するＶロール、（４）は同Ｈロ
ール、（５）は駆動キャップスタン、（６）は加熱装置
、（７）は加熱装置を構成する高周波誘導コイル、（８
）／／′ｉ同均熱ｂ’ｉり（９）はロールベンダ、ｏ１
ハロールベンタ（９）を構成する■ロール、ａυは同Ｈ
ロール、＠は駆動保熱装置、０騰は巻取リリールを表わ
している。

ロールベンダ（２）（’ｌ）はいずれも直径９０醒φ５
個づつのＶ　−１−［構成としだ。、駆動保温装置０２
は保熱炉内シて貯線ドラムを設け、貯１１ｉＩｉｌ量を
かえて保熱時［７１１を調節する構造である。

本発明の実施例として、−上記各供試材を第１図に示す
ラインでロールベンダ（２）と駆動キャップスタン（５
）により冷間塑性加工し、加熱装置（６）Ｋより７４０
−Ｃに加熱した後、７２０°Ｃでロールベンダ（９）に
より温間塑性加工し、引き続き、駆動保熱装置０カによ
り７００°Ｃで１０分間保熱した。鋼Ｂの線材６でつい
ては、冷間塑性加工の加工度を種々変更し、更に保熱後
オフライン焼鈍を加えた試験も行った。

比較例としては、冷間塑性加工における加工度をＯとし
、＾せて保熱時間を３０分とした試験を実施した。

詳細な処理条件ならびに処理結果を第１表に示す。処理
結果の尺度である球状化率は、次の方法で決宇した。

組織を走査電子顕微鏡で撮影し、白く写った鋼の値を求
めた。測定は１００個以玉の炭化物についてランダムに
行って、長径／短径比のヒストグラムを求め、その値が
３．０以ドの炭化物数の全炭化物数に対する開会を係で
示し球状化率と定義したＯ 第１表に明らかなように、温間塑性加工の前に冷間塑性
加工を行うことにより、保熱時間を腫に短縮してもなお
１００％もしくはこれに近い球状化率が得られ、温＋１
ｎ塑性加工前の冷間塑性加工が熱処理時間の短縮と鋼中
炭化物の完全球状化に極めて有効に作用する。

また、鋼Ｂの線材の場合、オフライン焼鈍を行わないと
きはＴＳが５６　ｋｙｆ　／ｍＡであったが、オフライ
ン焼鈍を加えることによりとのＴＳが５０ｋｙｆ／ｉａ
まで低ドし、変形抵抗の低下が特に強く求められ′１：
１す る材料に対しては簡単なオフライン焼鈍の追加が有効で
あることも確認した。

鋼ＢＣてついての別の比較試験結果を＠２表に示すか、
鋼中炭化物の球状化を促進するには、冷間塑性加工ばか
りでなくその後の温間塑性加工ならびに加熱保持も重四
であることがわかる。

なお、温間つｌｌＪ、性加工の加工度か７２チおよび８
８係のものについては、祠料破断を防止する意味から、
この加工をローフレベンダとローラダイス（、駆動式）
との組み音せにより行った。

以にに説明したように、本発明の球状化姑理力法は姓理
時聞か短かく、得られる球状化組織も極めて微細で、材
料の延性、靭性、加工性を著しく高める等、その効果は
極めて顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施効果の確認試験に使用しだ６理ラ
インの側ｉｎｊ図である。 ｔｆｆｉ中、１　：　ヘ（オフリール、２．９：ロール
ベンダ、５：駆動ギャップスタン、６：加熱装置。 １２：駆動［【熱装置、１３：巻取りリール自発手続補
正書 昭和５８年２月７日 特許庁長官　若杉和夫　　殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第９１８５２号 ２　発明の名称 線材の球状化処理方法 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称（２１
１）住友金属工業株式会社代表者　熊谷典文 ４代理人 ６、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」の欄及び「発明の詳細な説
明」の欄 ７、補正の内容 （１）明細書の「特許請求の範囲」を別紙のとおり。 （２）　　明細１書の第４頁第８行目 ｆ−Ａｒ３点」とあるを「ＡＣ１点」に補正します。 （３）同第５頁第１行目 「Ａｒ３点」とあるを「ＡＣ７ｊ点」に補正します。 （４）同第５頁第５行目 「Ａｒ３点」とあるを「ＡＣ３点」に補正し１す。 （５）同第７頁第１２行目 １’−Ａｒ３点］とめるを「ＡＣ３点」に補正し筐す。 （６）同第７頁第１４行目 「Ａｒ３点」とめるを「ＡＣ３点」に袖正します。 （７）同第８頁第１行目 ・：１′ 「Ａｒ３点」とある’ｉ「ＡＣ３点」に補正します。 （８）　　同第８頁第１５行目 「Ａｒ３点」とるるを「ＡＣ３点」に補正します。 （９）同第８頁末行 「Ａｒ３点」とめるを「ＡＣ３点」に補正します。 四　同第９頁８行目 ＦＡｒｊ点」とおるを「ＡＣ３点」に補正します〇以　
　　上 （別紙） 特許請求の範囲 （１）２九以下のＣを含有する鋼の熱延線材に冷間で５
〜９０３’６の塑性加工を加えた後、１ＩＱｙ点以下３
００℃以上の温度域で５〜９０％の塑性加工を加え、次
いで当該材料を１ｙＱｉ点以下５００℃以上の温度域に
７分以上保持し、必要により焼鈍することを特徴とする
線材の球状化処理方法。 （２＋２９６以下のＣを含有する鋼の熱延線材に冷間で
５〜９０％の塑性加工を加えた後、Ｎン点以下３００℃
以上の温度域で５〜９０５Ａの塑性加工を加え、次いで
当該材料を焼鈍することを特徴とする線材の球状化処理
方法。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２％以下のＣを含有する鋼の熱延線材に冷間で５
   〜９０チの塑性加工を加えた後ｓ　Ａｒ３点以下３００
   ’Ｃ以上の温度域で５〜９０チの塑性加工を加え、次い
   で当該材料をＡｒ３点以下５００”Ｃ以りの温度域に７
   分以−ヒ保持し、必要により焼鈍することを特徴とする
   線材の球状化娠理方法。
2. （２）２％以下のＣを含有する鋼の熱延線材に冷間で５
   〜９０チの塑性加工を加えた後、Ａｒ３点以下３００’
   Ｃ以にの温度域で５〜９０％の塑性加工を加え、次いで
   当該材料を焼鈍することを特徴とする線材の球状化６理
   方法。