JPS59229412A - 極厚調質鋼の熱処理方法 - Google Patents

極厚調質鋼の熱処理方法

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JPS59229412A
JPS59229412A JP10239383A JP10239383A JPS59229412A JP S59229412 A JPS59229412 A JP S59229412A JP 10239383 A JP10239383 A JP 10239383A JP 10239383 A JP10239383 A JP 10239383A JP S59229412 A JPS59229412 A JP S59229412A
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steel
heat treatment
tempered steel
grains
extra
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Kiyoshi Uchida
清 内田
Shingo Sato
新吾 佐藤
Masaaki Kano
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JFE Steel Corp
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Kawasaki 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering

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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • 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】 本発明は極厚調質鋼の熱処理方法に係り、特に針状組織
を有する極厚鋼材の結晶粒を微細化し得る熱処理方法に
関する。
一般に調質鋼の調質焼入れ時のオースキナイト粒度(以
下γ粒度と称する)は調質熟卵後の機械的性質に極めて
大き力影響を及ぼすものであって、例えば良好力低温靭
性を得るためにはγ粒は細粒でなければならない。更に
衝撃特性のばらつきが少々く安定して良好な靭性を確保
するためにはγ粒が均一な細粒であることが必須要件で
ある。しかし彦がら均−力細粒を得る場合に部分的もし
くは全面的にマルテンサイトと下部ベイナイトよシ成る
針状組織が存在することによって悪い影響を与える。例
えば針状組織と、フェライト組織、パーライト組織、上
部ベイナイト組織もしくはこれらの混合組織より成るい
わゆる塊状組織が混在する場合には、再加熱時のγ粒は
混粒にカリ島い。
これは前組織が塊状組織の部位はオーステナイト化で微
細がγ粒を形成するのに対し、前組織が針状組織の部位
は細粒化が見られないからである。
針状組織を有する鋼素材を細粒化する方法として加熱速
度゛を高める熱処理方法が公知である。しかし々がら極
厚調質鋼においては加熱速度を大きくすることができが
い。従って極厚調質鋼であって、前組織が針状組織の場
合の従来の熱処理法は、1000℃以下の焼ならしおよ
び焼入れを行っているが、この方法では焼カらしおよび
焼入れ処理のオーステナイト化によシ細粒化されず、粗
大なγ粒を形成する結果と力っている。かかる熱処理方
法によっては良好が靭性は期待でき彦いのは当然である
本発明の目的は針状組織を有する極厚調質鋼の上記従来
の熱処理方法の欠点を克服し針状組織により形成された
γ粒の細粒化を図り、調質焼入れ時のγ粒を均一かつ細
粒化し得る極厚調質鋼の熱処理方法を提供するKある。
本発明の要旨とするところは次の如くである。
すなわち、 重量比にて   C:0.05〜0.40チ5ilo、
02〜1.00 チ Mn :  0.30〜2. OO% Ni:0.05〜4.00 % Cr :  0.1 0〜3.00 %Mo :  0
.0 1〜2.00% を含有L、更K  V:0.10〜0.40%N  :
  0.0050−0.0200%を含み残部はFeお
よび不可避的不純物より成る鋼であって、かつ部分的も
しくは全面的にマルテンサイトとベイナイトより成る針
状組織を有する極厚調質鋼の熱処理方法において、前記
鋼素材を1030〜1100℃の温度範囲で焼なまし処
理した後、再びAcH変態点〜1030℃の温度範囲に
再加熱し焼入れした後節もどじして細粒化することを特
徴とする極厚調質鋼の熱処理方法である。
本発明者らは極厚調質鋼の熱処理に際し、加熱速度が小
さい場合に発生する粗大がγ粒を微細化する方法につい
て種々研究した結果、従来の1000℃以下の焼ならし
および焼入れ温度よりかなり高い1030℃以上の高温
に加熱することによりはじめて再結晶が見られ嚢微細化
することができることを見出し本発明を完成したもので
あって、本発明者らの実験の詳細については後記するこ
ととする。而して本発明の効果をより大ηらしめるため
に、使用調質鋼の化学成分を限定し、特にVおよびNの
限定量を添加することによシ高温熱処理におけるγ粒の
成長を抑制することとした。本発明における使用調質鋼
の化学組成の限定理由は次の如くである。
C: Cは焼入性を向上し極厚鋼材において針状組織を得るた
めには少くとも0.05%のCを必要とするが、0.4
0%を越えると残留オーステナイトが存在するようにη
る。残留オーステナイトが存在すると針状組織の細粒化
が緩慢となシ本発明の細粒化効果が弱まるので上限を0
.40%とし、0.05〜0.40俤の範囲に限定した
Si  Mn  Ni  Cr  Mo:St 、 M
n、 Ni 、  Cr、 Mo はいずれも上記Cと
同一限定理由により上限および下限を定め、それぞれ次
の範囲に限定した。
si:Q、02〜1.00% Mn  : 0.3〜2.0 OS Ni:0.05〜4.00% Cr:0.10〜3.00チ Mo:0.01〜2.00チ V、N: 本発明において使用する極厚調質鋼には特にvlNを適
量添加し、その添加量を限定したことは大きな特徴であ
って、これらの元素の添加効果がらびに限定理由は次の
如くである。す彦わち、■とNはVNを形成しγ粒の成
長を抑制する効果があり、その効果は1000℃以上の
高温においても有効に作用する。
而して本発明における熱処理温度の1030℃以上の高
温でγ粒粗大化の抑制効果を維持するためにはV:0.
10チ以上、N:0.0050チ以上が必要である。し
かし一方便用する調質鋼の機械的性質の観点から良好な
靭性を確保するために上限を定める必要があり、その上
限なV:0.401、N:0.0200%とL、V:0
.10〜0.40%、N:0.0050〜0.0200
チの範囲に限定した。
次に本発明による極厚調質鋼の熱処理条件の限定理由に
ついて説明する。前組織が針状組織の調質鋼と、前組織
が塊状組織の調質鋼について本発明者らの行つ念加熱温
度とγ粒度との関係についての比較試験結果は第1図に
示すとおりである。
第1図より明らかがとおシ前組織が塊状の供試材N[1
1においては約900℃で細粒化が見られるのに対し、
前組織が針状組織の供試材Nn2の場合は、これよりさ
らに高温の約1030℃以上で細粒化することが認めら
れ、1030℃以上では供試材N11l、Nn2とも粒
度差が少い整粒が得られた。す彦わち、前組織が塊状組
織の場合には再結晶温度は公知の如(Ac、〜Ac、変
態点の直上であるに対し9、前組織が針状組織の場合に
はこれよりかかり高温の1030℃以上であることが判
明した。
而してこの細粒化温度は化学組成の如何に拘らず前組織
が針状組織である場合にほぼ一定である。
従って針状組織の調質鋼の熱処理に際して細粒化を図る
ためには、焼入れ処理以前に1030℃以ま 上の高温節々うしか有効であることが判明した。
しかし焼がましに際し1100℃を越す高温加熱におい
ては、一旦細粒化したγ粒が粗大化するので加熱上限を
1100℃とすべきであり、従って本発明における熱処
理においては焼入れ、焼もどしの熱処理以前に高温焼が
ましを施すこととし、その有効な焼かましによって針状
組織の粗大粒を分割破壊して細粒化するために1030
〜1100℃の温度範囲の加熱に限定した。
次圧焼なまし処理後、この焼なましによって得た均一が
1粒を更に細粒化を図る目的で焼入れを行かう。焼入れ
の温度範囲は前工程の焼かまし温度より低いAc、変態
点〜1030℃の範囲に限定した。この理由は焼力まし
で得た細粒化された1粒を更に微細化するためには少く
ともA cs:変態点より高い温度に加熱して再結晶さ
せる必要があるが、前工程の焼なまし温度の下限103
0℃よシも高くないことが必要であるからである。この
焼入れ処理後、通常のA c4変態点以下の600〜7
00℃で焼もどしを打力う。
次に本発明が効果的に適用されるのは針状組織を有する
極厚調質鋼材であるので針状組織を有する極厚調質鋼と
限定した。その理由を第2図にて示した焼鈍処理後の1
粒と昇温速度との関係図によって説明する。す力わち、
通常厚さの調質鋼供試材Nα1を従来法により950℃
焼鈍を施すに当り、昇温速度を100℃/hr以上に高
めることによって著しく結晶粒度を微細化することがで
きる。
しかし、本発明により1050℃の高温焼鈍を実施する
供試材階2においては、昇温速度を高めても結晶粒度の
微細化効果は極めて少く、特に極厚調質鋼の場合は昇温
速度を高めることは事実上不可能である。従って昇温速
度を高めることが可能の通常厚さの調質鋼に対しては、
供試材NcL1の如〈従来の低温焼鈍で加熱速度を高め
ることによって細粒化が可能であるが、極厚材の場合は
この方法を適用することができない。本発明法が効果を
発揮し得るのは従って昇温速度の遅い極厚調質鋼の場合
である。
壕だ組織が針状組織を有する場合に限定したのは、塊状
組織の細粒化に対しては従来法による低温焼鈍の方が有
効であるが、針状組織を含む場合には従来法では不可能
であり、本発明法によって始めて細粒化が可能となる。
上記理由により、本発明において使用する素材としては
、部分的もしくは全面的にマルテンサイトと下部ベイナ
イトより成る針状組織を有する極厚調質鋼に限定した。
実施例 第1表にて示す化学成分を有するNnl、  2. 3
.4の4鋼種の極厚調質鋼素材を1250℃に加熱した
後、200m厚鋼板に熱間加工した後放冷した。
第1表にて示す供試鋼においてNnl、2は本発明鋼で
あるが、陽3けNが過少であり、陽4け■が過少である
比較鋼である。
上記加工した200nwn厚鋼板から200mm厚×5
00mm幅X500mm長さの試料を採取し、それぞれ
第2表に示す熱処理を施した。
(11) 第2表に示す如く、試料Bの焼なまし条件は本発明の限
定要件を満足しηいもので、その他の試料A、  C,
D、  Hについてはいずれも同一の本発明の限定要件
で熱処理した。
上記各試料A、  B、  C,D、  Eについて熱
処理後のγ粒度を比較した結果は第3図に示すとおりで
ある。すなわち、本発明による限定化学成分を有する鋼
種N[11であっても、本発明の熱処理要件を満足しη
い試料BはJIS粒度陽が3.3〜6.5と粗大であり
、かつ粗大粒と細粒の差が著しく大きい。また、本発明
による熱処理要件を満足しても、使用鋼種が限定外のN
n3.Nn4を使用した試料り。
Eも粒度陽がそれぞれ3.4〜5.2.3.3〜5.3
と粗大であるのに対し、使用鋼の化学成分および熱処理
条件が、いずれも本発明の限定要件を満足する試料Aお
よびCにおいてはJIS粒度崩が5.4〜6.5と極め
て細粒であり、かつその粒度が均一であることが判明し
た。
次に、これら各試料について調質処理後引張試験および
衝撃試験を施し、それぞれの機械的性質(12) を測定した結果は第3表に示すとおりである。
第3表よシ明らかな如く、比較例試料B、 D、  E
け本発明側試料A、  Cに比し降伏応力(y、s、 
)、引張強さくT、S、)においてやや劣るほか、伸び
(E/ ) 、断面収縮率(R,A、)においてもやや
劣るものの明確が差異が認められないが、衝撃特性の吸
収エネルギーvB2゜および遷移温度(F’、A、T。
T、)において著しく劣ることを示している。これに対
し、本発明例の試料AおよびCけ引張特性がすぐれてい
るばかりでなく、特に衝撃特性が比較例に比し著しくす
ぐれており、かつそのばらつきも少く靭性がきわめて良
好である。これは第3図にて示したr粒度の微細化によ
り招来されたものである。
上記実施例より明らかな如く、本発明は針状組織を一部
もしくは全面に有する極厚調質鋼素材の調質においては
、従来1000℃以下の低温で焼なまし、焼入れを行っ
ているので結晶粒の微細化ができず、従って靭性のすぐ
れた熱処理ができなかったに鑑み、本発明は焼入れ、焼
もどし処理の前処理として1030〜1100℃の温度
範囲で焼なまし処理を行ない、かつ鋼成分を限定し、特
にV、 Nの適量を添加することによって本発明の効果
を十分発揮できるような新規な熱処理方法によったので
細粒整粒化するととができ、すぐれた衝撃靭性を安定し
て得ることができる効果を収めることができ、針状組織
を含む極厚調質鋼索材の機械的性質の改善に犬でる寄与
をすることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明者らの実験によシ得た塊状組織鋼Nnl
と針状組織鋼阻2との節々まし加熱温度とr粒度陽との
関係を示す線図、第2図は950℃焼鈍の従来法による
供試材Nnlと、1050℃焼鈍の本発明法による供試
材陽2との加熱時の昇温速度とγ粒度Mとの関係を示す
線図、第3図は本発明の実施例における本発明側試料A
およびCと、比較例の試料B、D、Eの熱処理後のγ粒
度Mを対比する線図である。 代理人 弁理士 中 路 本 雄 (15) 悄1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量比にてC:0.05〜0,40チSi:0.
    02〜1.00チ Mn : 0.30〜2. OO%   □Ni:0.
    05〜4.00チ Cr: 0.10〜3.004 Mo:Q、Ql〜2゜00チ を含有し、更に V:0.10〜0.40係N:0.0
    050〜0.0200チ を含み残部はFeおよび不可避的不純物よシ成る鋼であ
    って、かつ部分釣部し雰≠全=忰もしくは全面的にマル
    テンサイトとベイナイトより成る針状組織を有する極厚
    調質鋼の熱処理方法において、前記鋼素材を1030〜
    1100℃の温度範囲で焼力まし処理した後、再びAC
    8変態点〜1030℃の温度範囲に再加熱し焼入れした
    後節もどじして細粒化することを特徴とする極厚調質鋼
    の熱処理1虫。
JP10239383A 1983-06-08 1983-06-08 極厚調質鋼の熱処理方法 Granted JPS59229412A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150097771A (ko) * 2012-12-20 2015-08-26 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 암석 드릴링 구성요소를 위한 베이나이트강

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KR20150097771A (ko) * 2012-12-20 2015-08-26 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 암석 드릴링 구성요소를 위한 베이나이트강

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