JPS59123714A - オ−ステナイト結晶粒粗大化温度の高い鋼材の製造方法 - Google Patents

オ−ステナイト結晶粒粗大化温度の高い鋼材の製造方法

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JPS59123714A
JPS59123714A JP22824782A JP22824782A JPS59123714A JP S59123714 A JPS59123714 A JP S59123714A JP 22824782 A JP22824782 A JP 22824782A JP 22824782 A JP22824782 A JP 22824782A JP S59123714 A JPS59123714 A JP S59123714A
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Takehiko Oshiro
大城 毅彦
Hirosuke Sawara
佐原 弘祐
Takeshi Inoue
毅 井上
Jiro Koarai
小新井 治朗
Koji Kaneko
金子 晃司
Yoichi Akutagawa
芥川 洋一
Tsutomu Morikawa
勉 森川
Yuji Sawada
澤田 裕治
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Kobe Steel Ltd
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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

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  • Heat Treatment Of Steel (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】 本発明はオーステナイト結晶粒粗大化温度の高い鋼材の
製造方法に関する。
例えば、ボルトやシャフトに多く用いられる肌焼鋼は、
冷間加工を要する場合には、焼きなまし処理により加工
性を良好にして冷間加工された後に浸炭処理されること
が多いが、このよつな場合、加工率によっては、浸炭時
に非浸炭部のオーステナイI−結晶粒か粗大化し、内部
硬さを高め、また、焼入れ歪や靭性の低下をもたらすこ
とは既Gこよく知られている。例えば、後述するようC
二第1表のB鋼の組成を有する材料を1150’cに加
熱した後、熱間圧延して得られる鋼は、これを焼きなま
し処理し、冷間加工した後に浸炭処理するとき、第1図
に示すように、加工率が約10%の位置及び約40%以
上の範囲のとさ、オーステナイト結晶粒か著しく粗大化
する。
本発明者らは上記した問題を解決するために鋭意研究し
た結果、鋼中乙こおけるA 7!とNの含有量をAI2
/N重量比と共に(Aff+2N)、即ち、ノ\I2量
とN量の2倍量とで規定し、かかる鋼を熱間圧延前に所
定の温度に加熱して、圧延後の、liN量を所定値以下
に抑えることにより、オーステナイト結晶粒粗大化温度
の高い鋼材が得られ、従って、かかる鋼材は焼きなまし
処理し、冷間加工し、この後に浸炭処理してもオーステ
ナイト結晶粒の粗大化か抑えられて、細粒組織を保持し
、かくして、肌焼鋼を製造するのに好適である方法を見
出して、本発明に至ったものである。
従って、本発明は、一般的には、オーステナイト結晶粒
粗大化温度の高い鋼材の製造方法を提供することを目的
とし、特に上記のように焼きなまし処理し、冷間加工し
、この後に浸炭処理しても、オーステナイ[・結晶粒か
粗大化せす、細粒組織を保持する肌焼鋼を得るのに好適
な鋼材の製造方法を提供することを目的とする。
本発明によるオーステナイト結晶粒粗大化温度の高いε
4材の製造方法は、An/N重量比か1.9〜3.5で
あり、且つ(Aβ+2N)を0.04.5〜0、065
重量%の範囲で含有する鋼を、熱間圧延前に次式で規定
される温度T(’c) T≧3750(Aβ%+2N%)+950(但し、元素
%は当該元素の鋼中の重量%を意味する。) に加熱し、この後に熱間圧延して、圧延後のA7!N含
有量を40 ppm以下としたことを特徴とする。
本発明の方法は、前記したように、焼きなまし処理によ
りその冷間加工性を良好にし、この後に冷間加工し、浸
炭処理する肌焼鋼の製造に好適であり、かかる肌焼鋼は
、通常、CO,05〜0.35重量%、S i 0.4
重量%以下及びM n 0.5〜2重量%を含有し、更
に、通當の合金元素、例えば、Cr、Mo、Ni、B等
を含有していてもよい。
Cは、浸炭処理後に鋼材を焼入れして、中心部の強度を
高くするために、少なくとも0.05重量%含有させる
ことか必要であるか、余りに多量に含有させるときは、
熱処理後の靭性を劣化させるので、」二限vJO135
重量%とする。
Slは脱酸剤として添加されるか、余りに多いときは冷
間加工性を著しく阻害するので、上限を0、4重量%と
する。
Mnは焼入れ性を増し、熱処理後の強度を高くするため
に必要な元素であるか、多すきるときは靭性を低下させ
るので、その含有量は0.5〜2.0重量%の範囲とす
る。
また、Crは焼入れ性を改善する元素としてMnと同様
にに有用であるか、含有量が多ずぎると、焼入れ強度を
高くしすぎて靭性を悪くするので、その含有量は0.7
〜1.5重量%とする。
他の合金元素については、例えは、MOは1重量%以下
、Ni3重量%以下、また、80.01市量%以下が好
適である。
本発明の方法において、鋼はAIlとNとをAβ/N重
量比か1.9〜3.5であり、且つ、(A I!+2N
)を0.045〜0.065重量%の範囲で含有するこ
とを要する。(A N + 2 N)量か上記範囲より
も少ないとき、及びAβ/N重量比か上記範囲からはす
れているときは、熱間圧延前に所定の温度に加熱し、熱
間圧延しても、焼きなまし処理後に冷間加工し、更にこ
の後に浸炭処理すると、この際にオーステナイト結晶粒
の粗大化を防くに足る量のAlxが析出せず、オーステ
ナイト結晶粒か粗大化する5一方、(Ap+2N)量が
上記範囲より多いときは、圧延前の加熱によって、鋼中
にAlxを十分に溶は込ますことかできす、やはり浸炭
時にオーステナイトか粗大化する。即ち、本発明におい
ては、鋼材料は(、a、12+2N)ft及びAβ/N
が共に所定の範囲にあることを要する。
更に、本発明の方法においては、上記のような鋼を熱間
圧延した後の鋼中のAlxか40 ppm 以下である
ことを要する。
このように熱間圧延後のAβNを4 o ppm以下に
するには、」二記のように本発明に従って所定量のA7
!及びNを含有する鋼を、熱間圧延前にその(へβ千2
N)iによって次式で規定される温度T(’C)以上に
加熱することによって達成される。
T≧3750(AI2%+2N%)士950(但し、元
素%は当該元素の鋼中の重量%を意味する。) 本発明者らの広範囲にわたる実験の結果、熱間圧延後の
鋼中のΔNNの量は、熱間圧延前の鋼加熱温度と明瞭な
相関関係を有し、鋼中の(Aβ→−21<)量力母曽す
につれて、熱間圧延後の鋼中のAr1くの量を40 p
pm以下とする下限温度は高くなり、この下限温度かほ
ぼ」二に示すような(Aβ+2N)量の一次関数として
規定されることか見出されたのである。
本発明の方法によれば、以上のように、(Aβ−+−2
N)itとA e / N重量比を特定した鋼材を、熱
間圧延前に上記(A7!+2N)ffiによって前記式
にて規定される温度以上に加熱することにより、圧延後
のAβ/Nを4.0 ppm以下とすることができ、且
つ、このように圧延後のAI2/Nを40ppm以下と
することによって、そのオーステナイト結晶粒粗大化温
度を高めることかできる。このようにして得られる鋼材
は、焼きなまし処理し、冷間加工した後に、浸炭処理し
ても、オーステナイト結晶粒の粗大化か抑えられ、かく
して、細粒組織を保持することができる肌焼鋼を得るこ
とかできる。
以下に実施例を挙げて本発明をより詳細りこ具体的に説
明する。
実施例1 第1表に示す化学成分組成を有する肌焼鋼を1250°
Cの加熱炉中て加熱した後、直径15mmの線材に圧延
し、これを740°Cの温度で焼きなまし処理した後、
50%の加工率で冷間加工し、次いで、平均加熱速度1
°C/分で950°Cに穿温し、この温度に3時間保持
した後、オーステナイト粒の粗大化率を測定した。尚、
ここに、オーステナイ]・粒の粗大化率は、粒度No、
 6より大きい結晶粒の割合である。結果を第1回に示
す。(AI2+2N>1及びA#l/N重量比の少なく
とも一方が本発明の範囲外にあるとき、オーステナイト
粗大化率が著しく大きいことか明らかである。
次に、第1表に示す本発明鋼について、熱間圧延前に第
2表に示す各温度に加熱した後、直径151111の線
材に圧延し、これを740°Cの温度で焼きなまし処理
した後、10%又は50%の加工率で冷間加工し、次い
で、平均加熱速度1°C/分で950°Cに昇温し、こ
の温度に3時間保持した後、オーステナイト粒の粗大化
率を測定した。結果を第2表及び第2図に示すように、
本発明に従って、鋼材を熱間圧延前にその(Aβ+2N
)ffiによって前記式で規定される温度以上に加熱し
、この後に熱間圧延して得られる鋼は、いずれもAρN
が40 ppm以下であって、焼きなまし処理後に冷間
加工し、更に高温熱処理しても、組織は細粒組織を保っ
ている。しかし、熱間圧延前の温度が前記式で規定され
る温度以下であるときは、いずれも圧延後のΔe/N量
か40 ppmを越えるので、浸炭処理時乙こオーステ
ナイト結晶粒の粗大化か著しい。
第1図は、鋼Bを1150°Cに加熱した後、熱間圧延
して得られた圧延後のAl2Nが56 ppmである鋼
材について、焼きなまし処理後に種々の加工率て冷間加
Xしたときの顕微鏡組織を示す写真である。同様に、第
4図は鋼Cを1250°Cに加熱した後にりJ)間圧延
し、圧延後のAANが18ppmである鋼材について、
また、第5図は鋼りを]100°Cに加熱した後に熱間
圧延し、圧延後のAll!Nか59 ppmである鋼材
について、更に、第6図は鋼りを950 ’Cに加熱し
た後に熱間圧延し、圧延後のAl2Nか143ppmで
ある鋼材について、それぞれ焼きなまし処理後、種々の
加工率て冷間加工を行なってから、平均加熱速度1°C
/分で950゛Cに昇温し、この温度に3時間保持した
後、水冷して得た1i7材の顕微鏡写真である。
圧延後のAβNiか40 ppm以下であるとき、オー
ステナイト結晶粒の粗大化は観察されないが、圧延後の
AaN量が40 ppm以上であるとき、加工率10%
及び40%以上の場合に粗大化が顕著であることが明ら
かである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法に従って処理しない鋼材について
、種々の冷間加工率で加工したときの顕微鏡組織を示す
写真、第2図は本発明鋼及び比較鋼において、(Aβ千
2N)量及びAff/N重量比に対する浸炭処理時のオ
ーステナイ[・結晶粗大化率の関係を示すグラフ、第3
図は本発明鋼及び比較鋼において、(An+2N)量及
び熱間圧延前の鋼加熱温度に対する圧延後のApN量の
関係を示すグラフ、第4図は本発明の方法に従って処理
した鋼材について、種々の冷間加工率で加工したときの
顕微鏡組織を示す写真、第5図及び第6図は、第1図と
同様に、本発明の方法に従って処理しない鋼材について
、種々の冷間加工率で加工したときの顕微鏡組織を示す
写真である。 Ap、+2N<tt76) 第3図 ′:+←弓i゛己ζい θ、θりθ         72/θ0(混生21V
ン (午+う4・) 第1頁の続き 0発 明 者 澤田裕治 神戸市灘区土山町8−3−113

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Ap、/N止量比が1.9〜3.5であり、且つ
    (A6−i−2N)を0.045〜0.065 重量%
    (7) 範囲で含有する鋼を、熱間圧延前に次式で規定
    される温度T(’C) T≧3150<A1%+2N%)+950(但し、元素
    %は当該元素の鋼中の重量%を意味する。) に加熱し、この後に熱間圧延して、圧延後のAIN含有
    量を4. Oppm g下としたことを特徴とするオー
    ステナイト結晶粒粗大化温度の高い鋼材の製造方法。
  2. (2)鋼かC005〜0.35重量%、SiO,4重量
    %以下、M n 0.5〜2重量%、及びAβ/N重量
    比力川、9〜365てあり、且つ(Ap+2N)を0゜
    045〜0.065重量%含有し、残部鉄及び連木の合
    金元素と不可避的不純物よりなることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のオーステナイト結晶粒粗大化温
    度の高い鋼材の製造方法。
  3. (3)鋼がC0,05〜0.35重量%、Si0.4重
    量%以下、M n 0.5〜2重量%、Cr O,7〜
    1.5 重量%、及びAn/N重量比が1.9〜3.5
    であり、且つ(A、g+2N)を0.045〜0.06
    5重量%含有し、残部鉄及び不可避的不純物よりなるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のオーステナ
    イト結晶粒粗大化温度の高い鋼材の製造方法。
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