JPS5827926A - 球状化組織を有する線材の製造法 - Google Patents

球状化組織を有する線材の製造法

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JPS5827926A
JPS5827926A JP12637681A JP12637681A JPS5827926A JP S5827926 A JPS5827926 A JP S5827926A JP 12637681 A JP12637681 A JP 12637681A JP 12637681 A JP12637681 A JP 12637681A JP S5827926 A JPS5827926 A JP S5827926A
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rolling
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Shinichi Mogami
最上 「しん」一
Hiroshi Sato
洋 佐藤
Masaaki Murakami
雅昭 村上
Takashi Ninomiya
二ノ宮 敬
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Nippon Steel Corp
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    • 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
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires

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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

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】 本発明は熱間圧延工程あるいはその後の再加熱・熱処理
工程において、加工熱処理条件と、その後続冷却条件を
調整することによって得られる冷間鍛造性の優れたセメ
ンタイト球状化組織を有する線材の製造法に関するもの
である。
従来、冷間鍛造用に用いられる線材は主に二次メーカー
において冷間鍛造性を確保するために、一般に球状化焼
鈍と呼ばれる熱処理が施こされている。これは、フェラ
イト・マトリックス内に球状のセメンタイトが微細分散
したいわゆる球状化組織が冷間鍛造性において優れてい
るという技術的事象に基〈処理である。
球状化焼鈍処理の方法にはいくつかの方法が知られてお
り、その根幹とするプロセスは、鉄鋼材料の再加熱後の
A、変態点附近での熱処理であり、A1変態点温度の上
下を繰返し加熱冷却する方法、Al変態点の上下をまた
いで加熱保持する方法、そしてAl変態点直下の温度に
保持する方法等がある。以上の従来法による熱処理は、
いずれもぺル型焼鈍炉、トンネル式焼鈍炉等で7〜24
時間の長時間かかってパッチ方式で処理されている。
したがって球状化焼鈍処理は種々の線材製品を製造する
工程のなかで大きな割合を占めながら非能率的カニ程と
々っている。凍た、線材の連続処理でAl変態点−F下
の泡速加熱冷却の繰返しを行なう方法も提案されている
が、この方法はり射(々温度コントロールを必要とし、
実用的工程ではないことから、もし球状化焼鈍工程が簡
略あるいは省略出来れば線材製品のjj41J造工程に
おいて大きな省力化、省エネルギー化となることは明ら
かである。
セメンタイトの球状化のプロセスは、第1にセメンタイ
トの発生核の多数分散化と、第2に各セメンタイトの跳
梁球状化工程に分けることが出来る。第1のプロセスの
ためにはマトリックス内に応力歪場を与えて、フェライ
ト結晶粒の分断、転位等の格子欠陥導入が有効である。
積極的に応力歪場を付与する方法としては、従来球状化
焼鈍の前処理として伸線等の冷間加工あるいは焼入によ
るマルデンサイト組織にすることが知られている。
捷だ、熱間で球状化を促進する方法として再加熱後、7
25°C+50℃以下でねじり加工し、空冷する試験が
報告されている。しかし、この方法は応力歪付与がねじ
9加工であp実用プロセスにそぐわないし、加工後の空
冷ではセメンタイト凝集グロセスとして時間が不十分で
あることを本発明者らの試験で確認している。
本発明においてはセメンタイト発生核の微細分散化のた
めの応力歪場の付与は熱間加工工程中において達成し、
それにみあうセメンタイトの凝集球状化は熱間加工後の
冷却コントロールにより促進出来ることを知見し、これ
に着目したものである。
本発明は線材の熱間圧延工程に加工熱処理を導入した試
験の結果得られたものであり、その構成は第1図のAに
示すように熱間圧延工程において線材温度がrAt変態
点−30℃」以上、「A3変態点−20℃」以下の範囲
内で、20%以上の断面減面率、圧延速度0.25 m
/sea以上の圧延加工を行々い、後続して加工温度よ
り640°Cまでを2℃/see以下の冷却速度で冷却
することによって得られる微細球状セメンタイト組織を
有する冷間鍛造用線材の製造法である。ここでA1変態
点とは平衡状態におけるパーライト変態温度Aelを意
味し、A3変態点とは平衡状態におけるフェライト変態
温度Ae3を意味する。
第2図に、本発明方法を実施する場合のプロセスの1例
を示す。1は線材圧延工程中、中間圧延後の細材Wを冷
却する装置、2は線材Wを仕上り圧延するだめの一連の
圧延ロール群で水冷装置を付属する。3は圧延仕上り後
の線材温J尻を制御するための冷却装置であり、線材W
はレイイング装置4でコイル状に成形され、ステルモア
コンベア5により移送されながら衝風によってさらに冷
却される。6はステルモアコンベア5の上に設jHされ
た徐冷用のカバーであり、必要に応じて配設されるもの
である。
第1項発明において、熱間圧延工程に限定した理由は、
線材二次加工メーカーが球状化焼鈍処理(5) の簡略あるいは省略を可能とするためには、熱間圧延後
の線材段階で球状化組織を有していることが必要女ため
である。
また第1図のBのように、再加熱後に本発明の各構成プ
ロセスを経由して処理される場合も、前述の第1項発明
の場合と同様の効果を期待出来ることは勿論であること
から、これを第2項発明とした。この場合の工程配置の
例を第3図に示す。
図において7は鋼線素材W′を供給する綜合、8は鋼線
素材W′を所定のオーステナイト化温度まで再加熱する
ための高周波加熱コイルあるいは通電加熱装置であり、
9は加熱後の鋼線素材W′の温度の表層から中心までの
均熱化、そして素材の長手方向での均熱化を確保するた
めの管状あるいはトンネル式の加熱炉である。
加熱炉9を出た鋼線素材W′は、ただちに所定の加工温
度に冷却すべく冷却装置10を通過し、所定の加工温度
で加工装置11で加工される。加工装置11はオーバル
ラウンド式の線材圧延機である。加工後の鋼線素材の徐
冷制御は高周波加熱コ(6) イルあるいは直接通電加熱装置t″(12で行なわれ、
水冷装置]3を経て巻取装置14に捲取られる。
また本発明において、熱間圧延工程における最終圧延時
の圧延加工、あるいは二次加工工程における再加熱後の
加工を線材温度が「Al変態点−30℃」以上、「A3
変態点−20℃」以下の温度範囲に限定した理由は、こ
の温度範囲においてのみ微細セメンタイトの球状化組織
あるいはその発生起因となる発生核の多数存在状’j7
13が得られることが確認されたためであり、この温度
範囲を高温側に超えた場合は、後続の徐冷処理によって
球状化は得られず、単に再結晶による組織の1111粒
化しか得られない。一方、この温度範囲を超えた低温側
では、ミクロ組織は加工変形による層状あるいは塊状パ
ーライトの羊なる分断組織となり、球状化は不十分であ
った。
次に本発明の加工東件の限定理由を説明する。
熱間圧延寸たは再加熱後の伸線等により変形加工を与え
る理由は、セメンタイトの核発生および後続する徐冷の
際のセメンタイト球状化を促進するだめの応力歪場を与
えるためであり、その変形加工度は球状化効果を目標と
した場合、上述の変形加工温度範囲内において少なくと
も20%以上の減面加工率が必要であり、変形加工度が
大きいほど球状化の促進効果が大きい。
なお、本発明における減面加工率とは、圧延あるいは伸
線1パスでの加工度を示すものではなく、0、25 m
/sec以上の圧延あるいは伸線加工速度で達成出来る
累積加工度を示すものである。したがって数/?スで加
工される場合は、各パスでの減面加工の合計で20係以
上あれば良い。
変形加工後の冷却は加工によって発生した核を起点とす
るセメンタイトの球状化成長のだめの必須菌性であり、
第1図のCに示すように出来るだけ徐冷が望ましい。本
発明においては十分な球状化を得るための臨界冷却速度
は12℃/seeであることを見出し、それを超える冷
却速度では球状化に対して効果が少なかった。一方、冷
却速度の下限は徐冷はど望ましいことから、熱間加工後
において冷却速度零、すなわち等温保持する場合も含ま
れるものである。
本発明によって1(Iられる線材のセメンタイト球状化
組織は、第5図に示すようにフェライト・マトリックス
中において微細にして均一分散していることが特徴であ
り、第10図に示す従来法による球状化組トツ、とセメ
ンタイトの均−分散外、球状化セメンタイト粒の大きさ
において異なる。これは、本発明法による析出セメンタ
イトは、加工により微細化したフェライト粒界を起点と
していることと、加工による応力歪場伺与によるセメン
タイトの短時間凝集の結果である。これらの微i1:l
l+にして均一なセメンタイト球状化組織は冷間鍛造性
において従来法の球状化組織よりもはるかに後れている
以上、本発明によって熱間圧延線材として球状化組織を
有する線材を供給することにより、二次加工メーカーに
おける非能率的な球状化焼鈍工程の省略あるいは簡略化
が可能となる。址た、二次加工において本発明法を実施
した場合に於ても、従来の球状化肱鈍法に比して工程の
連続化と処理(9) 時間の短縮が可能であり、省力、省エネルギーを図るこ
とが出来るのみならず、従来法より優れた冷間鍛造性を
有する鋼線を供給出来るものである。
次に本発明法において得られた線材の特性について、以
下の実施例において説明する。
実施例において用いた鋼種の成分を表1に、また各実施
例における試験要因を表2に示した。
表   1 (10) 各実施例において、冷間プレス試験による限界加工率、
ミクロ組織におけるセメンタイトの球状化率、さらに冷
間鍛造性をあられす簡便な指標として一般に採用されて
いる引張試験の絞υ値および硬度率の各特性について測
定した。
冷間プレス試験は、直径6調φ、高さ12薗の円柱平滑
試験片を用いた自由端圧縮試験であり、限界加工率とは
、試験前の試験片高さに対する割れ発生までの圧縮代の
比率である。また、セメンタイトの球状化率は、ミクロ
検鏡によって測定された(長径/短径≦5)の炭化物個
数と炭化物総数の比率で表わした。
実施例1 まず、熱処理条件の内、加工温度を種々に変更して行な
った実施例について述べる。
用いた鋼線は表1に示す試験材AおよびBでおる。試料
は、全べて950°C×8分加熱後、各加工温度まで空
冷し、650〜750℃の加工温度で減面減少率35%
の圧延加工を施し、その後加工温度と同温で103秒間
保持した。表3の右欄に仕上り7岨φの鋼線の各特性を
示した。試験材Aにおいて得られたミクロ組織として、
加工温度650℃材(試料屈1)を&(4図に、725
℃材(試料A3)を第5図に、80 (1’C材(試料
扁5)を第6図に示した。700°C〜750°Cの範
囲ですなわち「Al変態点−30℃」以」二、「A3変
態点−20℃」以下の範囲の加工温度でセメンタイトの
球状化効果が認められた。
(13) 実施例2 次に加工度を変えた場合について説明する。
用いた鋼線は、表1に示す試験材Aである。表4には、
加工しない場合(試料A11)、および、減面率による
加工度で9〜37チとした場合(試料点12〜14)の
仕上り線径78φの鋼線の各特性を示した。これら試料
は、全て950°CX8分加熱後、加工W^、U 7 
(10℃寸で空冷、そして各加工度で圧延加工後700
°Cで105秒保持したものである。
表 4 加工IJ1iと各特4L!1 この結果より明らかな如く、加工により絞りに示される
靭性、球状化、さらに限界加工率は増加し、加工度20
チ以上(本実施例における加工度25%、37%)でそ
の効果は大きいことが認められた。
実施例3 次に、加工後の冷却方法すなわち冷却速度を変えた場合
について述べる。用いた鋼線は表1に示す試験材Aであ
る。加工温度700°C1加工度35チで圧延加工後、
冷却速度を調整した。
加工後、加工温度に恒温保持した場合(試料点15)、
600℃壕での冷却速度を0.3〜5°C/secにし
た場合(試料A16〜A18)の各特性を表5に示す。
表 5 加工後の冷速と各特性 圧延加工後600°C捷での冷却速度は2.O°C/s
ea以下の徐冷した場合に目的とするセメンタイト球状
化が促進されており、5°C/secの冷却速度では効
果はイnられない。
実施例4 次に、本発明によって製造された脚材を球状化焼鈍処理
を行なった場合の実施例について述べる。
用いた鋼線は表1に示す試験材Aである。加工温度7o
o’CX減而加工率20%で圧延加工し、冷却速度2°
C/seeで冷却した。この場合、圧延時の加工度が低
くミクロ組織は細粒化しているが、球状化は得られてい
ない。一方、比較材は通常圧延材である。これらの材料
を後続して、740°C加熱、72U’C:保持による
球状化焼鈍を行なった。
(17) 表 6 球状化処理時間の短縮化 本発明材のアズロール組織を第7図に、球状化焼鈍1時
間後のミクロ組&(試料A20)を第8図に、また比較
材(通常圧延材)のアズロール組織を第9図に、そして
球状化焼鈍10時間後のミクロ組織(試料A24)を第
10図に示した。
本発明材の後続して行なった球状化処理において、球状
化の得られる時間は1時間であった。この組織は、通常
圧延材において10時間焼鈍したものに相当しており、
大幅な焼鈍時間の短縮が達(18) 成された。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法による線材温度の時間推移を、加工
温度範囲と加工後の冷却速度と共に示す図、第2図は本
発明の線材圧延工程におけるプロセス配置の説明図、第
3図は本発明の二次加工プロセスでの適用配置例の説明
図、第4図〜第6図は加工温度650″G、725°C
および800℃において得られるミクロ組織図、第7図
は本発明材において、圧延加工度が下限(+lilに低
値の場合のアズロール組城図、第8図は後続焼鈍処理1
11.f、間抜のミクロ組織図、第9図は比戦拐のアズ
ロール組織図、第10図は同村の球状化焼鈍10時間後
のミクロ組織図である。 第2図中、1.3は冷却装置、2は仕上圧延ロール群、
4はレイイングヘッド、5はステルモアコンベア、6は
徐冷用カバー。 第3図中、7は供給線台、8.12は高周波加熱コイル
あるいは)+11寛加熱装飲、9は均熱用加熱炉、10
は冷却装置、11は加工装置、13は水根粟・8 手続補正書(自発) 昭和56年10月260 特許庁長官 島 1)春 樹 殿 1、 事件の表示 昭和56年特許願第126376号 2、 発明の名称 球状化組織を有する線材の製造法 3、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 東京都千代田区大手町二丁「16番3号(665)新L
1本製鐵株式會肚 代表者  武  口」   豊 4、代理人〒100 東京都千代田区丸の内二丁114番1号G、 補正の対
象 1)明細書8頁16行「12℃/SeC」を「2℃/S
OC」に補正する。 2)同11頁表2中、実施例3の本発明法の欄「0(恒
温保持)〜2℃/8eC」をro(等温保持)〜2℃/
see Jに補正する。 3)同12頁5行「硬度率」を「硬度等」に補正する。 4)同12頁18行「空冷し」を「冷却し」に補正する
。 5)同15頁8行「空冷」を「冷却」に補正する。 6)同16頁11行「恒温保持」を「等温保持」に補正
する0 7)同16頁表5中、試料A15の欄「恒温保持103
秒」を「等温保持103秒」に補正する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)線材の熱間圧延工程において1線月温度が「Al
    変態点−30°C」以上、[A3変態点−20”CJ以
    下の範囲内において、累積圧下で減面加工率20係以]
    二、圧延速度0.25 mlsec以上の圧延加工を行
    ない、次いで加工温度より640°ctでを2.0℃/
     8eQ以下の冷却速度で冷却することを特徴とする球
    状化組織を有する線材の製造法。
  2. (2)線材の熱処理において、線材の再加熱後、線材温
    度が「Al変態点−30℃」以」二、「A3変態点−2
    0℃」以下の範囲内において、累積圧下で減面加工率2
    0係以上、線速0.25 m/sec以上の圧延または
    伸線加工を行ない、次いで加工温度より640 ’Cま
    で、2.0°C/see以下の冷却速度で冷却すること
    を特徴とする球状化組織を有する線材の製造法。
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