JPS589817B2 - 半硬鋼板及び硬鋼板の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋼板の改良ならびにこれらの鋼板から作られ
た物品に関するものである。

更に詳しく述べれば、本発明は、１０〜５００μｍの範
囲の厚さを有する薄いまたは極めて薄い、半硬鋼板また
は硬鋼板に関するものである。

半硬鋼または硬鋼とは、０．５〜１．２％の範囲炭素含
有量を有する鋼を意味する。

これは、炭素含有量が０．２５％以下の軟鋼の反対であ
る。

炭素含有量０．２５％以下の鋼板を、所望の厚さを得る
まで冷間圧延を行い、次にこのようにして薄くした鋼板
を所望炭素含有量を得るまで浸炭または炭窒化処理する
。

この方法によって、冷間圧延のパス数および中間熱処理
の数を減小し、しかも圧延の幅は可成り増大され、これ
はセンジミル型圧延機によって行われる。

なお鋼板の浸炭または炭窒化処理は一方の側から他方の
側へ貫通して行われる。

またこれら鋼板の切出し時のバリ生成をも回避し、この
バリはこれら物品が反復する動的応力を受けるとき、切
込みによって生じた物品のへり部に破断を発生させる。

この方法によって、すなわちリムド軟鋼またはキルド軟
鋼の厚い鋼板から作られた薄鋼板と、半硬鋼または硬鋼
の厚い鋼板から圧延のみで作られた薄い鋼板とを次のよ
うにして容易に識別することができる。

この方法によって作られた鋼板の場合、炭素含有量Ｃ％
と酸素含有量０％との積は２×１０−３と１２０×１０
−３の間に含まれるのに対して、半硬鋼または硬鋼（炭
素含有量Ｃ％は０．５〜１．２％の間に含まれる）の圧
延によって得られた薄鋼板の場合、同じ積Ｃ％×０％の
値は１×１０−３と２×１０−３の間を変動する（例え
ば、Ｃｏｌｕｍｂｉｅｒ，Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｅ ｄ
ｕ ｆｅｒ，Ｄｕｎｏｄ １９７５、Ｐ６８参照）。

事実、この方法によって作られた鋼板の場合、浸炭操作
または炭窒化操作によって酸素合計量０％は変更されな
いのに対して、この操作は炭素含有量Ｃ％を大幅に増大
する。

従って、元素分析により、この方法で作られた他の薄鋼
板を、最初から半硬質または硬質の鋼から作られた薄鋼
板と区別することができる。

しかし公知方法による薄板から作られた二、三の物品、
例えばバネ、または加硫ゴム物品の補強部材は、大きな
、また反復的変形を受け、かつ疲労に対する抵抗が不充
分であることが解る。

本発明の目的が追加的熱処理によってこれら物品の疲労
に対する抵抗を増大することであるのは上記の理由によ
る。

本発明によるこの処理は鋼板自体またはこの鋼板によっ
て作られた物品そのものに適用される。

この追加的熱処理は３つの部分よりなり、これらは次の
ことを特徴とする。

第１段階： 非常に均一なオーステナイト鋼を得るのに十分な高温と
時間、オーステナイト化処理を行い、次に二回、冷却す
る： 第２段階： α相からγ相への変態点より非常にわずかに高い温度で
、非常に短時間オーステナイト化を実施したのち、第１
段階と同様に二回冷却を行う。

この二回にわたる冷却または焼入れは、まず、パーライ
ト区域とペイナイト区域の間の境界に相当する現度の近
くで終る急速冷却と、次に前記温度から周囲温度に到の
緩徐冷却とを含み、これらの冷却速度は、本発明の鋼板
の化学組成に対応する添付図面のＴＴＴ（温度、時間、
組織）ダイヤグラムの中のパーライトの鼻を取囲むよう
に選ばれる。

その場合、パーライトとベイナイトを除くマルテンサイ
ト組織が得られる。

オーステナイト化処理と、冷却の少くとも初期は、酸素
のない媒質中で実施される。

ペイナイト区域とマルテンサイト区域の境界を通過した
のち、周囲空気中での緩徐冷却を続行させる。

第３段階は、酸素を含有しない雰囲気中で、３００゜Ｃ
以上の温度まで急速再熱し、次に周囲空気中で最終冷却
するにある。

前記の処理は、アルミニウムのような粒子微細化元素を
有しない鋼を用いれば異常な粒子細かさを得ることを可
能にする。

従って、このような追加的熱処理は、焼き割れがなく、
また破断に際して４．８％の相対伸びと２ ５ ０ ｋ
ｇ／ｍｍ２の引張り応力を超える生成物を得ることを可
能にする。

この追加的熱処理によってさきにその調製法を述べた非
常に薄い使用鋼板を特徴づける積Ｃ％×Ｏ％が変更され
ないことは言うまでもない。

好ましくは、この熱処理の第１部のオーステナイト化処
理は９００〜１０００°Ｃの温度範囲で実施され、また
第２部に相当するオーステナイト化処理は７５０〜８５
０°Ｃの温度範囲で実施され、また第３部の再熱処理は
３００〜４００゜Ｃの温度範囲で実施される。

バネまたは加硫ゴム物品用補強部材のごとき連続リボン
状の物品を得ようとする場合には、まず本発明によって
処理されない薄板をリボン状に切断し、次にこのリボン
に対して前記の追加熱処理を実施することが望ましい。

これは、切断工具の急速な摩損を防止することができる
。

また、前記の熱処理は、鋼板の切断操作による張力およ
び変形を減少させ、これによって疲労抵抗の改良をもた
らす。

以上から明らかなように、本発明において、追加的な熱
処理を段階的に行なうのはその前に冷間圧延され次に浸
炭処理または炭窒化処理してより高炭素含量かえられた
低炭素鋼の薄い板及びストリップの疲労抵抗を改良する
ことである。

そしてまず第１段階の熱処理によって非常に均質なオー
ステナイト鋼が得られ、第２段階の熱処理によってパー
ライトとペイナイトのないマルテンサイト組織が得られ
る。

そして最後に約３００゜Ｃ以上の温度まで急速に再熱す
ることによって、かく処理された鋼の結晶粒の細かさを
改良することができる。

本発明では第１段階と第２段階で夫々２回冷却を行なっ
ている。

即ち初めの急速な冷却（図におけるＡＢ）とそのあとの
緩徐な冷却（図においてＢＣ）を行なっているが、これ
はもしこの冷却を一定の冷却速度で一回行なったならば
、即ち図においてＡ点からＣ点まで冷却速度を一定にし
て冷却するときは、純粋なオーステナイト組織を得るこ
とが目的であるのに、パーライトの鼻５を取囲むように
なりえず、鋼はマルテンサイト組織につつまれたパーラ
イト組織とベイナイト組織をもつようになるからである
。

実際に冷却の速度はパーライトの鼻５を取囲まねばなら
ないという事実によって定められる。

その結果、オーステナイト区域（点Ａ）で始まる冷却の
第１段階は例えばＡＢのように急速なものでなくてはな
らない。

パーライトの鼻５を廻った後の冷却の第２段階は緩徐な
ものである。

何故ならば冷却は鼻を回避するように行なってはならず
鼻を取囲むように行なわばならないからである。

尚、鋼ストリップを引伸して破断したとき、その破断の
瞬間における長さの増大の値を最初の長さの値に対して
百分率で示したのが本明細書で言う「相対伸び（ｒｅｌ
ａｔｉｖｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）」である。

以下、本発明を二、三の例によって説明するが、本発明
はこれらの例に限られるものではない。

それぞれ下記組成を有する軟鋼の厚さ２ｍｍの鋼板を、
センジミル型圧延機の上で厚さ１００μｍまで次々に冷
間圧延した： （％） 鋼板Ａｌ）Ｃ＝０．２５ Ｍｎ＝０．７５ Ｓｉ＝
０．０７Ｓ＝０．０２ Ｐ＝０．０２ Ｎｉ＝０
．０３Ｃｒ＝０．０６ Ｎ＝０．００３ ０（計）＝０．００５ 鋼板Ａ２）Ｃ＝０．０２８ Ｍｎ＝０．１９ Ｓｉ
＝０．０５Ｓ＝０．０２２ Ｐ＝０．０２５ Ｎｉ
＝０．０３Ｃｒ＝０．０５ Ｃｕ＝０．００６ Ｎ＝
０．００３０（計）＝０．０６９ 鋼板Ａ３）Ｃ＝０．０８５ Ｍｎ＝０．３ Ｓ＝
０．０２４Ｓｉ＝０．０５ Ｐ＝０．０２４ Ｎｉ
＝０．０２５Ｃｒ＝０．０５ Ｃｕ＝０．０５６
Ｎ＝０．００３０（計）＝０．０１４５ 厚さ公差±２μｍ、圧延幅は８０ｃｍの場合、鋼板Ａ１
，Ａ２およびＡ３を約９７０℃の温度の炉の中に連続通
過させる事によって浸炭した。

浸炭ガスは下記の組成を有していた： ８５体積％の水素 １５体積％の下記混合物（体積％） メタン８８％ エタン６．５％ プロパン１％ 窒素４．５％および微量のその他ガス状炭化水素。

前記浸炭ガスが炉に到達する際の露点は−６０℃であっ
た。

最終炭素含有量Ｃ％は下記の通りであった：鋼板Ａ１は
０．５％、 鋼板Ａ２は１．２％、および 鋼板Ａ３は０．８％。

これらの炭素含有量は、各鋼板の炉の中の滞留時間を変
動させる事によって得られた。

このようにして作られた薄鋼板の特徴を示す積Ｃ％×Ｏ
％は下記の通りであった： 鋼板Ａ１は２．５×１０−３ 鋼板Ａ２は８３×１０−３、および 鋼板Ａ３は１１．６× １０−３。

鋼板Ａ３の浸炭ののち、この鋼板は１１０ｋｇ／ｍｍ２
の破断抵抗を有していた。

この鋼板を圧延方向に対して平行に、幅４ｍｍのリボン
状に切断した。

その際鋼板の浸炭されたへり部を除去するように注意し
た。

次にこれらのリボンに対して、本発明による熱処理を行
なった。

この処理の第１段階は、アルゴンガスまたは窒素で流動
化されたアルミナまたはジルコニアの粒子層の中で、１
０００℃の温度で行なわれるオーステナイト化を含んで
いた。

前記の流動化層の中のパス時間は３秒であり、オーステ
ナイト化湛度以上の淵度での保持時間は約２秒であった
。

付図ダイヤグラムＴＴＴにおいて見られるごとく、急速
冷却ＡＢは約０．３秒の時間であって、Ｂにおいて、パ
ーライト区域１とペイナイト区域２の境界より少し低い
淵度で停止する。

パーライトの“鼻”は点５によって図示されている。

緩徐冷却ＢＣＤは脈動空気中を通す事によって行なわれ
た。

この緩徐冷却はマルテンサイト区域３の中まで続けられ
、周囲空気中での冷却点Ｄまで行なわれる。

安定オーステナイト区域は４で示されている、緩徐冷却
ＢＣＤは約３秒を要する。

この処理の第２段階は、アルゴンガスまたは窒素で流動
化されたアルミナまたはジルコニアの流動層の中で、８
００°Ｃの温度で行なわれるオーステナイト化処理を含
み、これにつづいて、第１段階において行なわれたのと
同様の、パーライトの“鼻“５を取囲む２段冷却を行な
う。

８００゜Ｃで流動層の中を通過させる時間は３秒であり
、オーステナイト化温度以上の温度に保持する時間は約
０．４秒であった。

この処理の第３段階は、アルゴンガスまたは窒素で流動
化されたアルミナまたはジルコニアの流動層の中で、３
５０゜Ｃで行なわれる急速再熱と、次に周囲温度までの
急速冷却とから成る。

３５０゜Ｃでの流動化層中の通過時間は３秒であった。

このようにして、焼割れがなく、また破断に際して５、
２％の相対延びと２６２ｋｇ／ｍｍ２の引張り応力とを
生じる非常に微細な粒子から成るリボンが得られる。

【図面の簡単な説明】

付図は本発明の方法を実施する際の熱処理法を示すＴＴ
Ｔダイヤグラムである。 １・・・パーライト区域、２・・・ベイナイｌ・区域、
３・・・マルテンサイト区域、４・・・安定オーステナ
イト区域、５・・・パーライトの鼻。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ０．２５％以下の炭素含有量の鋼板を所望の厚さ
   をうるまで冷間圧延する段階と、次にこの鋼板に対して
   、０．５〜１．２％の範囲の炭素含有量をうるまで、浸
   炭処理または炭窒化処理を行なう段階とから成る厚さ１
   ０〜５００μｍの鋼板の製造法において、浸炭処理また
   は炭窒化処理につづいて３段階から成る熱処理を行ない
   、その第１段階は非常に均一なオーステナイト鋼をうる
   のに充分な高淵と時間のオーステナイト化処理と、２回
   の冷却段階とから成り、また前記熱処理の第２段階はα
   相とγ相の変態点よりわずかに高い温度で非常に短時間
   行なわれるオーステナイト化処理と、これにつづいて行
   なわれる第１段階と同様の２回の冷却とから成り、前記
   の２回の冷却は、パーライト区域とペイナイト区域との
   間の境界に相当する温度の近傍で終了する第１急速冷却
   と、前記温度から周囲温度に達する前記より遅い第２冷
   却とから成り、前記の各冷却の速度は、添付図面のダイ
   ヤグラムＴＴＴの中のパーライトの“鼻”を取囲み、ま
   たベイナイトを含まないマルテンサイト組織をうるごと
   く選ばれ、オーステナイト化処理と前記の第１冷却は酸
   素を含まぬ媒質中において行なわれるようにし、また前
   記熱処理の第３段階は酸素を含まぬ媒質中で３００℃以
   上の温度までの急速再熱と、これにつらく急速冷却とか
   ら成り、加熱処理の第１段階のオーステナイト化処理は
   ９００℃乃至１０００℃の範囲の温度で実施され、第２
   段階のオーステナイト化処理は７５０℃乃至８５０℃の
   温度範囲で実施され、加熱処理の第３段階の再熱処理は
   ３００℃乃至４００℃の温度範囲で実施されるようにし
   た事を特徴とする半硬鋼板または硬鋼板の製造法。 ２ 酸素を含まない加熱媒質は、アルゴンガスまたは窒
   素で流動化されたアルミナまたはジルコニアの粒子層で
   ある事を特徴とする特許請求の範囲第１項による方法。 ３ ３段階から成る熱処理に先立って、圧延され浸炭ま
   たは炭窒化処理された鋼板をリボン状に切断する事を特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項のいずれか
   による方法。 ４ えられた鋼板においては炭素含有量Ｃ％との積Ｃ％
   ×Ｏ％が２×１０−３乃至１２０×１０−３の範囲内に
   含まれる事を特徴とする特許請求の範囲第１，２項いず
   れか記載の方法。