JPS5947012B2 - Pre-strengthening, stress-relieving steel workpiece of carbon steel or low-alloy steel and its manufacturing method - Google Patents

Pre-strengthening, stress-relieving steel workpiece of carbon steel or low-alloy steel and its manufacturing method

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JPS5947012B2
JPS5947012B2 JP8262475A JP8262475A JPS5947012B2 JP S5947012 B2 JPS5947012 B2 JP S5947012B2 JP 8262475 A JP8262475 A JP 8262475A JP 8262475 A JP8262475 A JP 8262475A JP S5947012 B2 JPS5947012 B2 JP S5947012B2
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steel
workpiece
stress
heating
temperature
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エイチ ジヨ−ンズ サミユエル
エム マクニニ− ジエイムズ
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Lasalle Steel Co
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  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は予備強化し、応力を除去した細長い鋼製品に関
するものであり、さらに詳しくいえば、高抗張力と高降
伏強さをもち且つ低水準の残留応力をもつ鋼に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to pre-strengthened and stress-relieved elongated steel products, and more particularly to steels with high tensile strength, high yield strength and low levels of residual stress. It is something.

当該熟練技術者には周知のように、予備強化冷間仕上げ
の棒鋼は高強度と区好な可削性を兼有する特性があり、
したがって後段において加熱処理工程を設ける要なく種
々の機械操作により棒鋼から有用部品を製作することが
できる。
As is well known to those skilled in the art, pre-strengthened cold-finished steel bars have the characteristics of both high strength and excellent machinability.
Therefore, useful parts can be manufactured from steel bars by various mechanical operations without the need for a subsequent heat treatment process.

現在に至るまでのところでは、予備強化冷間仕上げの棒
鋼または桿鋼は大てい棒または桿の断面積に比較的大き
な縮小を与えつつ、棒または桿をダイス中に通して冷間
引抜きを行なってつくられたものである。
To date, pre-strengthened cold-finished steel bars or rods have mostly been produced by cold drawing by passing the rod or rod through a die, giving a relatively large reduction in the cross-sectional area of the rod or rod. It was made by

冷間引抜き作業はついでこの後で矯正作業(くせ取り)
が行なわれ、この作業では棒または桿をいくつかのロー
ラーに通して、次々と反シ方を減少させつつ曲げて棒ま
たは桿がまっすぐになるようにする。
Cold drawing work is then followed by straightening work (removal of curls)
In this operation, the rod or rod is passed through several rollers and bent one after the other in decreasing directions so that the rod or rod becomes straight.

この目的のための矯正装置は当該技術者には周知のもの
であり、ルイス(Lewis)のくせ取シ機やメダート
(Medart)のくせ取り機などがある。
Straightening devices for this purpose are well known to those skilled in the art and include the Lewis straightening machine and the Medart straightening machine.

この矯市作業の後でさらに応力除去作業を行なった方が
よいことが分っているがこれは、棒または桿の降伏強さ
を高水準にあらしめると同時に残留応力を少なくさせる
ためである。
It has been found that it is better to perform stress relief work after this straightening work, in order to increase the yield strength of the bar or rod to a high level and at the same time reduce residual stress. .

この応力除去は通常500〜12oo0F(260〜約
649°C)の範囲内の温度に維持したバッチ式または
連続式の炉内で行なわれる。
This stress relief is typically carried out in a batch or continuous furnace maintained at a temperature within the range of 500-1200F (260-649C).

炉内で加工される一本毎の棒の均一という面から見ても
、また棒から棒へと相互の均一という面から見ても、均
一性ということは降伏強さを最大にするとともに、同時
に残留応力を最小にするためにもつとも考慮されるべき
重要な事がらである。
Uniformity maximizes yield strength, both in terms of the uniformity of each bar processed in the furnace, and in terms of mutual uniformity from bar to bar. At the same time, it is an important thing to consider in order to minimize residual stress.

得られる棒または桿の均一性は加熱過程における温度の
均一性の程度に直接関係するものであることが判明して
いる。
It has been found that the uniformity of the resulting bar or rod is directly related to the degree of temperature uniformity during the heating process.

応力除去の棒鋼または桿鋼を企業的に製造するだめの生
産炉は、経済的必要性のために、一時に数トンの棒また
は桿が挿入されるから、所望の均一性を達成するために
はこれらを少なくとも数時間、通常5時間以上の程度、
適当な温度の下に維持しなければならない。
The production furnaces in which stress-relieving steel bars or rods are produced industrially are, due to economic necessity, inserted into several tons of bars or rods at a time in order to achieve the desired uniformity. for at least several hours, usually more than 5 hours,
Must be maintained at an appropriate temperature.

しかしこんなに長く炉内に棒や桿を置いたとしても、そ
れらが維持される温度に関しても、またその温度下に置
かれる時間に関しても、理想的な均一性を得ることは容
易でなく、さらに経済的な生産率をも得ようとするのは
無理である。
However, even if the rods and rods are left in the furnace for such a long time, it is not easy to obtain ideal uniformity, both in terms of the temperature at which they are maintained and the time they are kept at that temperature, and it is not economical. It is impossible to try to obtain a production rate of

本発明の目的は前述のような欠点を克服した棒、桿また
はこれと類似の、応力除去、予備強化を施した鋼玉作物
の製造法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a method for manufacturing bars, rods or similar stress-relieved, pre-strengthened corundum crops, which overcomes the drawbacks mentioned above.

そしてさらに本発明の特に目的とするところは、高抗張
力と高降伏強さをもちしかも低水準の残留応力をもつ、
応力除去、予備強化の施された鋼の製造法を提供するこ
とにある。
Furthermore, a particular object of the present invention is to have high tensile strength, high yield strength, and low residual stress.
The object of the present invention is to provide a method for manufacturing steel that is stress-relieved and pre-strengthened.

本発明のもう一つの目的はまた、応力除去を施した製品
を経済的に迅速に生産することができ、かつ個々の工作
品から見てもまた工作品相互を全体からみても加熱操作
において十分良好l均一性が得られるような、応力除去
、予備強化の施された細長い鋼玉作物の製造法を提供す
ることにある。
It is also an object of the present invention to be able to produce stress-relieved products economically and quickly, and to ensure that both individual workpieces and the workpieces as a whole are capable of being sufficiently heated during heating operations. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a long and thin corundum crop subjected to stress relief and pre-strengthening so as to obtain good uniformity.

本発明のこれらおよび他の目的ならびに利点はさらに後
述するところによりもつと十分に明らかにされるであろ
う。
These and other objects and advantages of the present invention will become more fully apparent from the further description below.

本発明の一実施例の態様が添付図面によって示されてい
るが、これは例示のためのものであシ限定のだめのもの
ではない。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Aspects of one embodiment of the invention are illustrated in the accompanying drawings, which are by way of illustration and not limitation.

本発明の概念は次のことを発見したことによるものであ
る。
The concept of the present invention is based on the following discovery.

すなわち、細長い鋼玉作物を冷間加工によって予備強化
し、ついでこれを矯正し、さらに加熱温度下に応力除去
を行なうのであるが、その応力除去作業が工作物を所望
の温5度に゛まで迅速に、一般的には10分間以内に加
熱することによって行なわれる場合に、鋼の抗張力およ
び降伏強さは最大になるとともに残留応力が最低水準に
なるということの発見である。
In other words, a long and slender corundum workpiece is pre-strengthened by cold working, then straightened, and then subjected to stress relief under heating temperature.This stress relief operation quickly brings the workpiece to the desired temperature of 5 degrees Celsius. Specifically, it was the discovery that the tensile and yield strengths of the steel are maximized and the residual stresses are at their lowest levels when this is done by heating, typically within 10 minutes.

このようにして生産される細長い鋼玉作物は製品として
著しく良好な均一性、切削性およびきわめて低水準の残
留応力のものになることが分った。
It has been found that the elongated corundum crops produced in this way result in products of exceptionally good uniformity, machinability and very low levels of residual stress.

図1に例示されているように、この図は応力対ひずみの
曲線であるが、鋼の弾性限度に到達するまでは、鋼玉作
物の冷間引抜きは該工作物のひずみが増加すればする程
それに比例して応力が増加する。
As illustrated in Figure 1, which is a stress versus strain curve, the cold drawing of a corundum crop increases as the strain of the workpiece increases, until the elastic limit of the steel is reached. Stress increases proportionally.

弾性限度の点では棒に加えられるひずみが増加するにつ
れて曲線の上昇率かにぶり、応力の増加はずっと漸進的
になる。
At the elastic limit, the rate of rise of the curve increases as the strain applied to the bar increases, and the increase in stress becomes much more gradual.

しかしながら上述の矯正作業を行なうと、これとはやや
異なる効果が現われる。
However, when the above-mentioned correction operation is carried out, a somewhat different effect appears.

図1に示されているように、最初に冷間引抜きわ行ない
ついで矯正を行なった鋼玉作物に対する応力対ひずみの
関係は、引抜きは行なったが矯正を行なわない鋼玉作物
に対する応力対ひずみの関係とやや異なっている。
As shown in Figure 1, the stress versus strain relationship for a corundum crop that is first cold drawn and then straightened is similar to the stress versus strain relationship for a corundum crop that is drawn but not straightened. It's a little different.

図1の下方の曲線によって示されているように、冷間引
抜きを行なってから矯正を行なった工作物に対する応力
対ひずみの関係は、弾性限度に到達するまでは直線的で
あシ、それからはひずみの増加とともに応力がもつとゆ
るやかに増加するようになる。
As shown by the lower curve in Figure 1, the stress versus strain relationship for a cold-drawn and then straightened workpiece is linear until the elastic limit is reached; As strain increases, stress gradually increases.

したがって、冷間引抜き作業は鋼の強度を増加するよう
に働くが、これはまた残留応力を付与するように働く。
Therefore, although the cold drawing operation serves to increase the strength of the steel, it also serves to impart residual stresses.

これに反して、矯正作業は、残留応力を再配列または再
分布するに役立つが、得られる工作物の降伏強さを減少
させるようになる。
Straightening operations, on the other hand, serve to rearrange or redistribute residual stresses, but tend to reduce the yield strength of the resulting workpiece.

図1に示すように、降伏強さ、すなわち金属が0.2%
のひずみを発揮するような応力はσyである。
As shown in Figure 1, the yield strength, i.e. the metal is 0.2%
The stress that exerts the strain is σy.

冷間引抜きを行なった工作物に対する降伏強さσyは、
冷間引抜きを行なってから矯正を加えた工作物に対する
降伏強さσy′より大きい。
The yield strength σy for a cold-drawn workpiece is:
It is larger than the yield strength σy′ for a workpiece that has been straightened after cold drawing.

上述の応力除去作業の目的は降伏強さを増加させること
にある。
The purpose of the stress relief operations described above is to increase yield strength.

図2には、抗張力や降伏強さの性質に対する加熱による
応力除去作業の影響を加熱処理が行なわれる時間の対数
の因子として表わす一連の曲線が図示されている。
FIG. 2 depicts a series of curves representing the effect of thermal stress relief on tensile strength and yield strength properties as a function of the logarithm of the time over which the heat treatment is performed.

各性質に対して2本の曲線が示され、その内の1本は温
度Ill、 C約6001”(約316℃)〕、他の
1本は温度T2[約900下(約482℃)〕に対する
ものである。
Two curves are shown for each property, one for temperature Ill, C approximately 6001" (approximately 316 degrees Celsius)] and the other for temperature T2 [approximately 900 below (approximately 482 degrees Celsius)]. It is for.

これらの曲線から明らかなように、鋼玉作物の抗張力も
降伏強さもともに、冷間引抜きしてから矯正した場合に
は、加熱による応力除去作業が行われるにつれて減少し
、その抗張力および降伏強さの減少率は加熱処理時間と
ともに増加する。
As is clear from these curves, both the tensile strength and yield strength of the corundum crop decrease as the stress is relieved by heating when it is straightened after cold drawing, and its tensile strength and yield strength decrease. The rate of reduction increases with heat treatment time.

しかしながら、残留応力の場合には、その残留応力水準
の減少率ははるかに迅速である。
However, in the case of residual stress, the rate of reduction of the residual stress level is much faster.

本発明の実施に従えば、工作物が加熱温度に処せられる
時間を制限することによって、応力除去作業の際に迅速
な均一加熱工程を使用することが、残留応力水準を一般
に同じように減少させつつしかも抗張力と降伏強さを最
高にすることに役立つ、換言すれば、迅速な均一加熱工
程を使用すると、抗張力や降伏強さの迅速の低下が起ら
ない内に応力除去作業が達成される。
In accordance with the practice of the present invention, the use of a rapid uniform heating step during stress relief operations generally reduces residual stress levels in the same way by limiting the time that the workpiece is subjected to heating temperatures. In other words, the use of a rapid uniform heating process achieves stress relief without rapid loss of tensile and yield strength. .

本発明の実施に従えば、桿または棒の形状、その他一様
な断面をもった形状の細長い鋼玉作物を冷間加工、特に
好ましくは冷間引抜きにかけると、該工作物の強度が相
当増加するに足りるだけその断面積を減縮させることが
できる。
In accordance with the practice of the present invention, cold working, particularly preferably cold drawing, of an elongated corundum workpiece in the shape of a rod or bar, or other shape of uniform cross section, significantly increases the strength of the workpiece. The cross-sectional area can be reduced as much as possible.

この冷間引抜き作業は図3に示したような在来の引抜き
技術、すなわち細長い工作物10を単純に押出加工ダイ
ス12の中をくぐらせ予備強化工作物14を形成させる
技術によって行なわれる。
This cold drawing operation is performed by conventional drawing techniques, such as those shown in FIG. 3, in which an elongated workpiece 10 is simply passed through an extrusion die 12 to form a pre-strengthened workpiece 14.

ここで用いた「冷間引抜き」という術語は、鋼に対する
低い方の変態点以下の温度で行なわれる引抜き作業をい
うものである。
As used herein, the term "cold drawing" refers to a drawing operation performed at a temperature below the lower transformation temperature of the steel.

この冷間引抜作業の後で工作物は矯正作業、すなわち工
作物の曲がっている部分をあべこべに曲げること、特に
工作物を撓みが段々減するように、漸進的に曲げること
によって整直された工作物をつくる作業に付される。
After this cold drawing operation, the workpiece was straightened by a straightening operation, i.e., by bending the bent parts of the workpiece from side to side, and in particular by progressively bending the workpiece so that the deflection gradually decreased. It is used to create workpieces.

この目的のためには図4に略図的に示された在来のルイ
スくせ取り機または図5および6に略図的に示されたメ
ダートぐせ取り機を使用することができる。
For this purpose it is possible to use a conventional Lewis straightening machine, which is schematically shown in FIG. 4, or a Medart straightening machine, which is shown diagrammatically in FIGS. 5 and 6.

これらの直線機はそれ自体在来慣用のものであり、工作
物を段々曲げ方を少ないめにしつ\曲げながらまっすぐ
な工作物に矯正する働きをする。
These straightening machines are themselves conventionally used, and function to straighten a workpiece into a straight workpiece while gradually bending the workpiece less and less.

本発明の実施に従えば、応力除去作業のための工作物の
迅速な加熱は工作物自体を抵抗体として加熱することに
より行なわれることが好ましい。
In accordance with the practice of the invention, rapid heating of the workpiece for stress relief operations is preferably accomplished by heating the workpiece itself as a resistor.

すなわち工作物に電流を通すと電流に対する工作物の電
気的抵抗が工作物の迅速な加熱を引き起す。
That is, when a current is passed through the workpiece, the electrical resistance of the workpiece to the current causes rapid heating of the workpiece.

工作物は好ましくはその棒全体に完全に電流が流れるよ
うに棒の両端に接続部を設けてこれを電源と接続するよ
うにする。
The workpiece is preferably provided with connections at both ends of the rod to connect it to a power source so that the entire rod is fully energized.

電流は棒の中を一様に流れるから、棒の温度はその軸方
向のみならず半径方向にも一様に上昇する。
Since the current flows uniformly through the rod, the temperature of the rod increases uniformly not only in its axial direction but also in its radial direction.

このようにし工作物の内部も外部もともに同時に加熱さ
れしかも熱変形を起すことがない。
In this way, both the inside and outside of the workpiece are heated simultaneously, and no thermal deformation occurs.

本発明の好ましい実施においては、低周波電流または好
ましくは直流電流を用いることができる。
In a preferred implementation of the invention, low frequency current or preferably direct current can be used.

したがって十分に大電力を使用して短時間内に犬きl工
作物を加熱することができる。
Therefore, a sufficiently high electric power can be used to heat a large workpiece within a short time.

工作物14を電気抵抗により加熱する適尚な手段の一例
を図7に略図的に示す。
An example of a suitable means for electrically resistively heating the workpiece 14 is shown diagrammatically in FIG.

図示のように、工作物14には電気接点16と18がこ
れに接して設けられておシ、この両接点16と18の間
の電流は工作物14の全長にわたって通過する。
As shown, the workpiece 14 is provided with electrical contacts 16 and 18 adjacent thereto, and the electrical current between the contacts 16 and 18 passes along the entire length of the workpiece 14.

一般に加熱作業時には、工作物14には張力をかけて加
熱下の工作物の熱膨張に対処しかつ曲ったりゆがんだシ
することを避けるのが好ましい。
Generally, during heating operations, it is preferable to tension the workpiece 14 to accommodate the thermal expansion of the workpiece under heating and to avoid bending or warping.

応力除去作業中に工作物にかける僅かな張力はかくて、
工作物をまっすぐにあらしめるように保ちまた塑性変形
を生じないようにする。
The slight tension applied to the workpiece during the stress relief operation is thus
Keep the workpiece straight and free from plastic deformation.

応力除去作業は時間および温度にも多少依存する。Stress relief operations are also somewhat time and temperature dependent.

判明したところによれば、工作物の応力除去作業を電気
抵抗加熱により行なう場合には典型的炉内加熱による場
合と比較して50〜200”F(10〜約93℃)だけ
高いやや高めの温度が同じ機械的性質を得るために必要
であるが、これは与えられた温度の下でこれらの機械的
性質の変化する速度が比較的遅いからである。
It has been found that stress-relieving workpieces using electrical resistance heating have a slightly higher temperature of 50 to 200" F (10 to about 93 C) higher than typical furnace heating. Temperature is required to obtain the same mechanical properties since the rate of change of these mechanical properties under a given temperature is relatively slow.

しかしながらこのことのために、また残留応力の減少が
生ずるのははるかに迅速であるために、実質的に低水準
の残留応力が達成される。
However, because of this, and because the reduction in residual stress occurs much more quickly, a substantially lower level of residual stress is achieved.

本発明の実施で大切なことは高抗張力と高い降伏強さを
もち低い残留応力を有する工作物をつくるには、加熱作
業が均一かつ迅速に行なわれなければならないことであ
る。
It is important in the practice of this invention that the heating operation must be uniform and rapid in order to produce a workpiece with high tensile strength, high yield strength, and low residual stress.

一般に、所望の温度を達成するために必要な加熱時間と
しては10分以下、好ましくは15〜120秒で十分で
ある。
Generally, a heating time of 10 minutes or less, preferably 15 to 120 seconds, is sufficient to achieve the desired temperature.

また所望の温度下1秒〜5分間工作物を維持することが
望ましいこともある。
It may also be desirable to hold the workpiece at the desired temperature for 1 second to 5 minutes.

工作物が加熱される温度ばて般に、500′F(260
℃)から鋼の低い方の変態点までの範囲内であり、好ま
しくは500〜1300’l’(260〜約704℃)
である。
The temperature at which the workpiece is heated is typically 500'F (260
°C) to the lower transformation point of the steel, preferably from 500 to 1300'l' (260 to about 704 °C)
It is.

本発明に従えばやや高い目の加熱温度が用いられること
は従来の加熱炉で数時間も加熱することと比較して、全
加熱作業が迅速かつ均一に行なわれるという事実による
ものである。
The use of slightly higher heating temperatures according to the invention is due to the fact that the entire heating operation is carried out quickly and uniformly, compared to several hours of heating in conventional furnaces.

金属線を引抜きした後で加熱することにより、線中のひ
ずみを状態下することは周知の技術である。
It is a well-known technique to reduce the strain in a metal wire by heating it after drawing it.

たとえばヤング(Young)の米国特許第22811
32号にこれを見ることができる。
For example, Young U.S. Pat.
You can see this in issue 32.

しかしながらヤングは、ひずみを常態化する前に線をま
っすぐに矯正しないから本発明とは反対に、降伏強さが
減するという困難を招来する事はない。
However, since Young does not straighten the wire before the strain becomes normal, he does not suffer from the problem of reduced yield strength, as opposed to the present invention.

本発明は、0.10〜0.75重量%の炭素を含む炭素
鋼や0.10〜0.75重量%の炭素を含む低合金鋼の
ような種々の炭素鋼および低合金鋼に応用することがで
きる。
The present invention is applicable to various carbon steels and low alloy steels, such as carbon steel containing 0.10 to 0.75% by weight of carbon and low alloy steel containing 0.10 to 0.75% by weight of carbon. be able to.

本発明はAl5I/SAE級の1144゜4142およ
び4142H鋼ならびに切削性をよくするために添加物
を加えられた4142および4142H級の鋼でできた
桿および棒の製造に特に適する。
The invention is particularly suitable for the manufacture of rods and bars made of Al5I/SAE grade 1144° 4142 and 4142H steels and 4142 and 4142H grade steels with additives to improve machinability.

一般にこのような鋼は炭素0.10〜0.75重量%、
マンガン0.50〜1.50重量%、シん0.01〜0
.07重量%、硫黄0.01〜0.50重量%、クロム
0〜1.50重量%、モリブデン0〜0.50重量%お
よび硅素0.10〜0.80重量%を含有し、残部は鉄
および通常の不純物である。
Generally, such steel contains 0.10 to 0.75% by weight of carbon,
Manganese 0.50-1.50% by weight, Shin 0.01-0
.. 0.07% by weight, 0.01-0.50% by weight of sulfur, 0-1.50% by weight of chromium, 0-0.50% by weight of molybdenum and 0.10-0.80% by weight of silicon, the balance being iron. and normal impurities.

本発明の基礎的概念について記述したので、つぎには下
記の実施例について述べる。
Having described the basic concept of the invention, the following examples will now be described.

ただしこれらは本発明の実施を例示する目的のためであ
虱限定するだめのものではない。
However, these are for the purpose of illustrating the implementation of the present invention and are not intended to be limiting.

実施例 1 同じように加熱して熱間圧延した1144鋼の棒の一群
をスケールを除去してからダイスを通して比較的太きl
絞りで引抜き加工を施し、ついで回転式メダートぐせ取
り機で矯正した。
Example 1 A group of similarly heated and hot-rolled 1144 steel rods was descaled and then passed through a die into relatively thick 1144 steel rods.
It was drawn using a drawing machine, and then straightened using a rotary Medart straightening machine.

つぎにこの一群の棒を二つの亜群に分け、第一の亜群は
ローラー炉床炉内で5時間加工する一方、第二の亜群は
抵抗加熱法によって加熱時間を60〜90秒として応力
除去を行なった。
This group of bars is then divided into two subgroups, the first subgroup is processed in a roller hearth furnace for 5 hours, while the second subgroup is heated using a resistance heating method with a heating time of 60 to 90 seconds. Stress relief was performed.

得られた機械的強度性質を示すと次の如くである。The obtained mechanical strength properties are as follows.

炉加熱 抵抗加熱 (468℃) (482℃) 抗張力(K9/ran2) 84.7 8
8.9降伏強さくK9/mつ 70.7 7
9.1伸び−1210 絞シ(% 3227 硬度(Rc) 23 23 スヘての棒がつぎには1“ラン、6−スピンドルナショ
ナル アクメ、自動ねじ切り機上の切削性が試験された
Furnace heating Resistance heating (468℃) (482℃) Tensile strength (K9/ran2) 84.7 8
8.9 Yield strength K9/m 70.7 7
9.1 Elongation - 1210 Drawing (% 3227 Hardness (Rc) 23 23 The bar was then tested for machinability on a 1" run, 6-spindle National Acme automatic threading machine.

毎回予定された切削速度と送りで8時間の試験を行ない
試験部品をつくった。
The test parts were made through eight hours of testing at the scheduled cutting speed and feed each time.

試験の結果、抵抗加熱により応力除去の行なわれた材料
が、観察された二つのパラメーターすhhち穴あけ特性
と部分生長とにおいて明らかにすぐれていることが分っ
た。
Tests have shown that the material stress relieved by resistive heating is clearly superior in two observed parameters: perforation properties and partial growth.

炉内加熱の材料については、8時間の試験の間に3回ド
リルを変えなければならなかったが、抵抗加熱の鋼は全
8時間の試験中同じドリルをそのまま用いることができ
た。
For the furnace-heated material, the drill had to be changed three times during the 8-hour test, but for the resistance-heated steel, the same drill could be used for the entire 8-hour test.

同様に抵抗加熱鋼では部分生長(これはツールの損耗と
関係がある)が僅かにo、ooosインチ(0,020
mm)であったが、これに対して炉内加熱材料では0.
0015インチ(0,038m)であつた。
Similarly, resistance-heated steel exhibits only 0,020 inches of partial growth (which is related to tool wear).
mm), whereas for the furnace-heated material it was 0.
It was 0,015 inches (0,038 m).

この試験の途中、材料の二つの状態についてその均一性
に関し、さらに興味のある観察が行なわれた。
During this test, further interesting observations were made regarding the uniformity of the two states of the material.

両方の状態の試料をさらに広汎につくって硬度試験を行
なった結果、炉内加熱処理の材料はRcで6点の硬度の
開きがあるが、抵抗加熱処理の材料は僅かに4点の開き
しかないことが判明した。
As a result of making a wider range of samples in both conditions and conducting hardness tests, we found that the furnace heat treated material has a hardness difference of 6 points in Rc, but the resistance heat treated material has a difference of only 4 points. It turns out there isn't.

したがって抵抗加熱処理した鋼の方が炉内加熱処理した
鋼よシも均一性かはつきシと良好であることが判る。
Therefore, it can be seen that the uniformity of the resistance heat treated steel is significantly better than that of the furnace heat treated steel.

実施例 2 すべて同じ加熱処理の1144棒鋼の別の一群を実施例
1に記載したと同じように加工して同じ機械的性質のも
のを得た。
Example 2 Another group of 1144 steel bars, all with the same heat treatment, were processed as described in Example 1 to obtain the same mechanical properties.

本実施例の加熱炉温度は850’F(約454℃)であ
り、棒鋼を抵抗加熱した温度は1030”F(約554
℃)であった。
The heating furnace temperature in this example was 850'F (approximately 454°C), and the temperature at which the steel bar was resistance heated was 1030'F (approximately 554°C).
℃).

両方の状態の材料について船形工具を用いた非常に軽度
の表面除去切削ならびに長いセンタぎシを含む切削試験
を行ない切削のできる限界がどこまでであるかを調べて
その相互の比較をした。
Cutting tests including very light surface removal cutting using a boat-shaped tool and long center cutting were conducted on the materials in both conditions to find out the maximum cutting limit and to compare them.

この限界的パラメーターは自動ねじ切シ機上の船形工具
の寿命を、失敗が生じた時点でのそれまでにできた部品
の数を目安として測ったものである。
This critical parameter measures the lifespan of a boat tool on an automatic thread cutting machine in terms of the number of parts that have been made at the time of failure.

この試、験の結果、総形工具の失敗が生ずる前に抵抗加
熱により応力除去した材料は1290個の部品ができた
が、炉内加熱により処理した材料は僅かに970個しか
できなかった。
As a result of this test, 1290 parts were made from the material that was stress relieved by resistance heating before the failure of the forming tool occurred, but only 970 parts were made from the material that was treated by furnace heating.

それゆえ、この作業で、抵抗加熱によシ応力除去処理を
行なうと、総形工具の寿命が33%伸びたものと結論す
ることができよう。
Therefore, it can be concluded that stress relief treatment by resistance heating in this operation increased the life of the forming tool by 33%.

実施例 3 すべて同じ加熱処理の1144棒鋼の第3番目の群を再
び既述と同じように加工して同じ機械的性質のものを得
たが、炉内加熱温度は900下(約482℃)、抵抗加
熱温度は1050′F(約566℃)とした。
Example 3 A third group of 1144 steel bars, all with the same heat treatment, were again processed as described above to obtain the same mechanical properties, but the furnace heating temperature was below 900C (approx. 482°C). The resistance heating temperature was 1050'F (approximately 566°C).

この二つの処理状態の材料は1′′−57クメねじを切
れるように組立てたブラット・ホイットニイ(Prat
t andWhitney)親ねじ切り機上で試験され
た。
The materials in these two processing states were assembled to cut a 1''-57 screw thread.
t and Whitney) was tested on a lead thread cutter.

親ねじの生産者にとっては予備強化された冷間仕上棒鋼
中の残留応力に帰因する変形が大きな問題である。
Deformations resulting from residual stresses in pre-strengthened cold-finished steel bars are a major problem for lead screw producers.

この変形の尺度は一定の長さ当シのリード誤差(軸方向
誤差)である。
A measure of this deformation is the lead error (axial error) over a given length.

1フィート当り0.0003インチ(0,025mm/
m)以下のリード誤差は一般に優秀なものと考えられ、
通常荒削りおよび仕上削りの後で研削によって得られる
0.0003 inches per foot (0.025 mm/
m) Lead errors below are generally considered to be excellent,
Usually obtained by roughing and finishing followed by grinding.

下記のリード誤差は両方の応力除去状態の材料に対しワ
ンパスで十分深い切こみを行なった後測定したものであ
る。
The following lead errors were measured after making a sufficiently deep cut in one pass on both stress-relieved materials.

イ、炉内加熱応力除去 0.0012“/フィート(0
,1rran/ m ) ロ、抵抗加熱応力除去 0.00005“/フィート(
0,004M/m) これら二つの状態は何れも同じ抗張力125000ps
i (87,5K9/man2>を持つものとして作
られたものであシ、ただ相違するところはその加熱方法
のみであるという事実からみてこのような結果が得られ
たことは驚くべきことである。
B. Furnace heating stress removal 0.0012"/ft (0
,1rran/m) B, Resistance heating stress removal 0.00005"/ft (
0,004M/m) Both of these two states have the same tensile strength of 125,000 ps.
It is surprising that such results were obtained, considering the fact that they were made with i (87,5K9/man2>), and the only difference is the heating method. .

この結果より、抵抗加熱により応力除去された棒鋼は炉
内加熱処理の棒鋼よシも残留応力水準がその数値で1桁
以上も小さいことが分る。
This result shows that the residual stress level of the steel bar subjected to stress relief by resistance heating is more than one order of magnitude lower than that of the steel bar subjected to furnace heat treatment.

本発明はその処置、操作および用法の細部にわたっては
、本発明の精神および範囲、特に特許請求の範囲によシ
限定された精神および範囲から離。
The details of the treatment, operation and use of the invention depart from the spirit and scope of the invention, particularly as limited by the claims.

脱することなしに種々の変化や改革をなし得ることは諒
解されるであろう。
It will be appreciated that various changes and reforms can be made without escaping.

次に本発明の実施の態様について列記する。Next, embodiments of the present invention will be listed.

(1)鋼が0.1〜0.75重量%の炭素を含む特許請
求の範囲1に記載の鋼。
(1) Steel according to claim 1, wherein the steel contains 0.1 to 0.75% by weight of carbon.

(2)鋼がAl5I/SAE 1144鋼である特許
請求の範囲1・に記載の鋼。
(2) The steel according to claim 1, wherein the steel is Al5I/SAE 1144 steel.

(3)鋼が炭素0.10〜0.75重量%、Mn0.5
0〜1.5重量%、Po、01〜0.07重量%、SO
,01〜0.50重量%、CrO〜1.5重量%、Mo
O”−0,50重量%および5iO110〜0.80重
量%を含み、残部が鉄と通常の不純物よりxる特許請求
の範囲1に記載の鋼。
(3) Steel has carbon 0.10 to 0.75% by weight and Mn 0.5
0-1.5% by weight, Po, 01-0.07% by weight, SO
, 01-0.50% by weight, CrO-1.5% by weight, Mo
Steel according to claim 1, comprising 0.50% by weight of O''-0 and 110-0.80% by weight of 5iO, the balance being iron and normal impurities.

(4)工作物の加熱が工作物中に電流を通ずることによ
って行なわれる特許請求の範囲1に記載の鋼。
(4) The steel according to claim 1, wherein the workpiece is heated by passing an electric current through the workpiece.

(5)工作物の加熱が工作物中に電流を通ずることによ
って行なわれる特許請求の範囲2に記載の方法。
(5) The method according to claim 2, wherein the workpiece is heated by passing an electric current through the workpiece.

(6)工作物が500〜1300’F(260〜約70
4℃)の範囲内の温度にまで加熱される特許請求の範囲
2に記載の方法。
(6) The workpiece temperature is 500 to 1300'F (260 to about 70'F)
3. A method according to claim 2, wherein the method is heated to a temperature within the range of 4° C.).

(7)工作物が1秒〜5分の範囲内で所望の温度にまで
カロ熱される特許請求の範囲2(C,記載の方法。
(7) The method according to claim 2 (C), wherein the workpiece is heated to a desired temperature within a range of 1 second to 5 minutes.

(8)工作物がルイスくせ取シ機内をくぐらされること
によって矯正される特許請求の範囲2に記載の方法。
(8) The method according to claim 2, wherein the workpiece is straightened by passing through a Lewis straightening machine.

(9)工作物がメダートぐせ取シ機内をくぐらされるこ
とによって矯正される特許請求の範囲2に記載の方法。
(9) The method according to claim 2, wherein the workpiece is straightened by passing through a Medart straightening machine.

(10)鋼が0.10〜0.75重量%の炭素を含む炭
素鋼または低合金鋼である特許請求の範囲2に記載の方
法。
(10) The method according to claim 2, wherein the steel is carbon steel or low alloy steel containing 0.10 to 0.75% by weight of carbon.

(1■)鋼がAl5I/SAE 1144鋼である特
許請求の範囲2に記載の方法。
(1) The method according to claim 2, wherein the steel is Al5I/SAE 1144 steel.

(12)工作物はその断面を減縮し、かつその抗張力を
増加するように引抜きをされる特許請求の範囲2に記載
の方法。
12. The method of claim 2, wherein the workpiece is drawn to reduce its cross-section and increase its tensile strength.

(13)工作物は冷間引抜を施される特許請求の範囲2
に記載の方法。
(13) Claim 2 in which the workpiece is subjected to cold drawing
The method described in.

(14)冷間加工がその鋼の低い方の変態点以下の温度
で行なわれる冷間引抜作業である特許請求の範囲2に記
載の方法。
(14) The method according to claim 2, wherein the cold working is a cold drawing operation performed at a temperature below the lower transformation point of the steel.

(15)工作物がその断面上で実質的に均一な速度で加
熱される特許請求の範囲2記載の方法。
15. The method of claim 2, wherein the workpiece is heated at a substantially uniform rate over its cross section.

(16)工作物の矯正が工作物を複数個のローラーの間
に通して曲げ、かつまっすぐに伸ばすことにより行なわ
れる特許請求の範囲2:に記載の方法。
(16) The method according to claim 2, wherein the workpiece is straightened by passing the workpiece between a plurality of rollers, bending the workpiece, and straightening the workpiece.

(17)炭素鋼または低合金鋼で形成された工作物をそ
の鋼の低い方の変態点以下の温度で冷間引抜きを行なっ
て予備強化し、ついで該工作物を複数のローラー間に通
して反対に曲げて矯正し、さらに該工作物に電流を通し
て、10分以内に該工作物を500’F(260℃)〜
その鋼の低い方の変態点の範囲内の温度にまで、該工作
物の断面にわたって実質的に均一に加熱し、それによっ
て機械的性質は高水準でしかも残留応力が低水準である
ように応力除去を行なうことを特徴とする、応力除去、
予備強化の行なわれた細長い鋼玉作物の製造方法。
(17) A workpiece made of carbon steel or low alloy steel is pre-strengthened by cold drawing at a temperature below the lower transformation point of the steel, and then the workpiece is passed between a plurality of rollers. Reverse bend and straighten, and then pass current through the workpiece to heat the workpiece to 500'F (260°C) within 10 minutes.
The workpiece is heated substantially uniformly across its cross-section to a temperature within the lower transformation temperature of the steel, so that mechanical properties are maintained at a high level while residual stresses are at a low level. stress relief, characterized by carrying out stress relief;
A method for manufacturing a pre-strengthened elongated corundum crop.

(18)炭素鋼または低合金鋼で形成された工作物を冷
間加工して予備強化し、ついで該工作物を10分以内に
500’F(260℃)〜その鋼の低い方の変態点の範
囲内の温度にまで迅速に加熱し、そわによって機械的性
質は高水準でしかも残留応力が低水準であるように応力
除去を行なうことを特徴とする、応力除去予備強化の行
なわれた工作物の製造方法。
(18) Pre-strengthening a workpiece formed of carbon steel or low alloy steel by cold working and then processing the workpiece within 10 minutes from 500'F (260°C) to the lower transformation point of the steel. A stress-relieving pre-strengthened workpiece characterized by rapid heating to a temperature within the range of How things are manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図1は矯正の前後における鋼玉作物の応力とひずみとの
関係を表わす曲線である。 図2は鋼に加熱による応力除去作業を施す時間が抗張力
、降伏強さおよび残留応力水準に及ぼす影響を示す曲線
である。 図3は冷間引抜き作業を示す略図である。図4はルイス
のくせ取)機を用いて矯正する操作を示す略図である。 図5および6はメダート型ぐせ取シ機の操作を示す。 図7は本発明の実施による好ましい応力除去作業が行な
われているところを示す。
FIG. 1 is a curve showing the relationship between stress and strain in a corundum crop before and after straightening. FIG. 2 is a curve showing the effect of the time period on which steel is subjected to a stress relieving operation by heating on tensile strength, yield strength, and residual stress level. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a cold drawing operation. FIG. 4 is a schematic diagram showing a straightening operation using a Lewis straightening machine. Figures 5 and 6 illustrate the operation of the Medart type deburring machine. FIG. 7 shows a preferred stress relief operation in accordance with the practice of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 炭素鋼または低合金鋼で形成された細長い形状の工
作物を冷間加工して予備強化し、ついで該工作物を反対
に曲げることによりくせ取りを行ないさらに該工作物を
10分以内に500’P(260℃)乃至その鋼の変態
点の範囲内の温度にまで迅速に加熱することにより、機
械的性質は高水準を維持したまま残留応力が低水準とな
るように応力除去を行なうことを特徴とする炭素鋼また
は低合金鋼より成る細長い形状の予備強化、応力除去鋼
玉作物の製造方法。
1 A workpiece of elongated shape made of carbon steel or low-alloy steel is pre-strengthened by cold working, then straightened by bending the workpiece in the opposite direction, and then the workpiece is heated to 500°C within 10 minutes. By rapidly heating the steel to a temperature ranging from 260°C to the transformation point of the steel, stress is removed so that residual stress is reduced to a low level while maintaining high mechanical properties. A method for manufacturing a pre-strengthened, stress-relieving corundum crop of elongated shape made of carbon steel or low-alloy steel, characterized by:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01102317U (en) * 1987-12-28 1989-07-11

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JPH01102317U (en) * 1987-12-28 1989-07-11

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