JPS62180011A - Thermo-mechanical treatment of steel - Google Patents

Thermo-mechanical treatment of steel

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JPS62180011A
JPS62180011A JP2149386A JP2149386A JPS62180011A JP S62180011 A JPS62180011 A JP S62180011A JP 2149386 A JP2149386 A JP 2149386A JP 2149386 A JP2149386 A JP 2149386A JP S62180011 A JPS62180011 A JP S62180011A
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JP
Japan
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processing
steel
point
points
range
Prior art date
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JP2149386A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomohito Iikubo
知人 飯久保
Yukio Ito
伊藤 幸生
Yutaka Kurebayashi
豊 紅林
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62180011A publication Critical patent/JPS62180011A/en
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Abstract

PURPOSE:To easily obtain a steel material having high elongation in a specified temp. range and showing superplastic characteristics at a low cost by subjecting a hypoeutectoid steel to heating, hot working and reheating under specified conditions. CONSTITUTION:A hypoeutectoid steel is heated to the AC3 point +100 deg.C - the AC3 point -200 deg.C and hot worked at >=20% working rate and a working finish temp. which is below the heating temp. by <=50% of the heating temp. the steel is then reheated to the AC1 point - the AC3 point to form a fine alpha+beta two-phase structure and to produce superplasticity. Thus, a hypoeutectoid steel having considerable high elongation in a specified temp. range and showing superplastic characteristics is obtd. by such relatively simplified thermo- mechanical treatment.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、例えば自動車、船舶、産業機械。[Detailed description of the invention] [Purpose of the invention] (Industrial application field) This invention is applicable to, for example, automobiles, ships, and industrial machinery.

農業機械、宇宙航空機器、事務機器等々の各種機械構造
物の素材として使用される鉄鋼材料の特定温度域におけ
る伸びを著しく向上させるのに利用される鋼の加工熱処
理方法に関するものである。
The present invention relates to a process heat treatment method for steel that is used to significantly improve the elongation in a specific temperature range of steel materials used as materials for various mechanical structures such as agricultural machinery, aerospace equipment, and office equipment.

(従来の技術) 従来、金属材料の伸びを著しく向上させたものとして超
塑性合金があり、亜鉛系超塑性合金(SPZ)やアルミ
ニウム系超塑性合金(SPA)などが開発され、例えば
Zn−22重量%An共折合金などが一部実用化される
に至っている。また、通常ではほとんど塑性加工が不可
能であるニッケル基超耐熱合金(例えば、lN−100
)においても超塑性を利用してジェットエンジン部品な
どに組込まれているものもある。
(Prior Art) Conventionally, there have been superplastic alloys that significantly improve the elongation of metal materials, and zinc-based superplastic alloys (SPZ) and aluminum-based superplastic alloys (SPA) have been developed.For example, Zn-22 Some weight % An co-refracting alloys have been put into practical use. In addition, nickel-based super heat-resistant alloys (for example, lN-100
) have also been incorporated into jet engine parts by utilizing their superplasticity.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、従来の超塑性合金は、例えば上述した亜
鉛系やアルミニウム系などの機械的強度の低い合金であ
ったり、ニッケル基超耐熱合金のような特殊でかつ著し
く高価な合金であり、この種のItfl塑性現象を鉄鋼
材料にも適用することが望まれていた。そして、このよ
うな要望にしたがって鉄系のMiffl性材料の開発が
次第に進められるようになってきており、より一層の改
善が求められている。
(Problem to be solved by the invention) However, conventional superplastic alloys are alloys with low mechanical strength such as the above-mentioned zinc-based or aluminum-based alloys, or special alloys such as nickel-based superheat-resistant alloys. It is a very expensive alloy, and it has been desired to apply this type of Itfl plasticity phenomenon to steel materials as well. In response to such demands, the development of iron-based Miffle materials is gradually progressing, and further improvements are being sought.

この発明は、上述した従来の動向に着目してなされたも
ので、特定温度域における伸びが大きい超塑性特性を示
す鉄鋼材料を容易にかつ低コストで得ることができるよ
うにした加工熱処理方法を提供することを目的としてい
る。
This invention was made in view of the above-mentioned conventional trends, and provides a processing heat treatment method that makes it possible to easily and at low cost obtain a steel material exhibiting superplastic properties with large elongation in a specific temperature range. is intended to provide.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明による鋼の加工熱処理方法は、第1図に例示す
るパターンのように、亜共析鋼をAc3点+100’0
−Ac3点−200℃の範囲に加熱した後、加工率20
%以上でかつ加工終了温度が加熱温度より50%低下し
た温度以上である加工を実施し、次いでAc、点〜Ac
3点の範囲に再加熱して微細なα+γ2相組織として超
塑性を発現させるようにしたことを特徴としている。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The method for processing and heat treating steel according to the present invention is to process hypoeutectoid steel at Ac3 points +100'0 as shown in the pattern illustrated in FIG.
- After heating in the range of 3 Ac -200℃, the processing rate is 20
% or more and the finishing temperature is at least 50% lower than the heating temperature, then Ac, point ~ Ac
It is characterized in that it is reheated to a range of three points to develop superplasticity as a fine α+γ two-phase structure.

この加工熱処理方法において、亜共析鋼の加熱温度をA
c3点+100℃〜Ac3点−200℃の範囲としたの
は、これよりも温度が低いと所定の加工終了温度までに
所定の加工率での加工を行いかたくなるためであり、反
対に温度が高いと組織の粗大化を生じるおそれがでてく
るためである。また、加工率の合計を20%以上とした
のは、加工後に例えば10gm以下の微細結晶が得られ
ないためであり、加工率はより望ましくは50%以上と
するのが良い。また、加工終了温度を初期の加熱温度よ
り50%低下した温度以上としたのは、これよりも温度
が低いと所定の加工率を得るための加工が行いがたくな
るためであり、より望ましくは加工終了温度を初期の加
熱温度より40%低下した温度以上とする。
In this processing heat treatment method, the heating temperature of the hypoeutectoid steel is set to A
The reason for setting the range from c3 point +100℃ to Ac3 point -200℃ is because if the temperature is lower than this, it will be difficult to perform machining at a predetermined machining rate by the predetermined machining end temperature. This is because if the content is too high, there is a risk of coarsening of the tissue. Further, the reason why the total processing rate is set to 20% or more is because fine crystals of, for example, 10 gm or less cannot be obtained after processing, and the processing rate is more preferably set to 50% or more. In addition, the reason why the processing end temperature is set to a temperature that is 50% lower than the initial heating temperature is because if the temperature is lower than this, it becomes difficult to perform processing to obtain a predetermined processing rate. The processing end temperature is set to a temperature that is 40% lower than the initial heating temperature or higher.

さらに、上記加工を実施したあとAc1点〜Ac3点の
範囲に再加熱して微細なα+γ2相組織として超塑性を
発現させるようにするが、この場合、再加熱温度がAc
、点よりも低いと良好なItfl塑性を発現させること
ができず、Ac3点よりも高いときにも同様に良好な超
塑性を発現させることができない。
Furthermore, after performing the above processing, it is reheated to a range of Ac1 point to Ac3 point to develop superplasticity as a fine α + γ two-phase structure, but in this case, the reheating temperature is Ac
If it is lower than the Ac3 point, good Itfl plasticity cannot be expressed, and if it is higher than the Ac3 point, good superplasticity cannot be expressed either.

なお、この発明による加工熱処理方法においては、所定
の加工を実施したのち、Ac、点〜Ac3点の範囲に再
加熱するまでの間が比較的長時間、例えば、生産上ある
いは運搬上の理由で長時間経過している場合も含まれる
In addition, in the processing heat treatment method according to the present invention, after performing the predetermined processing, it takes a relatively long time to reheat to the range of Ac, point to Ac3 point, for example, due to production or transportation reasons. This also includes cases where a long period of time has passed.

この発明の一実施態様において、亜共析鋼をAc3・点
+100℃〜Ac3点−200℃の範囲に加熱した後に
実施する加工は、温度が10%減じる間に加工率5〜3
0%の割合で行い、合計の加工率が20%以上でかつ加
工終了温度が加熱温度より50%低下した温度以上であ
るようにすることができる。この場合、温度が10%減
じる間に行う加工の加工率が5%よりも少ないと微細結
晶が得られないことがあり、30%よりも多いと高温で
の加工量が多くなって加工組織が長くなり、等軸重とな
りにくくなるためである。
In one embodiment of the present invention, the processing performed after heating the hypoeutectoid steel to a temperature in the range of Ac3 point +100°C to Ac3 point -200°C is performed at a processing rate of 5 to 3 while the temperature decreases by 10%.
The processing can be carried out at a rate of 0%, so that the total processing rate is 20% or more and the processing end temperature is 50% lower than the heating temperature or more. In this case, if the processing rate of processing performed while the temperature decreases by 10% is less than 5%, fine crystals may not be obtained, and if it is more than 30%, the amount of processing at high temperature increases and the processed structure deteriorates. This is because it becomes longer and less likely to have an equiaxed load.

第5図はこの実施態様による加エバターンの一例を示し
、温度と加工率との関係を第1表に例示する。
FIG. 5 shows an example of a processed evaporation turn according to this embodiment, and Table 1 illustrates the relationship between temperature and processing rate.

第  1  表 この場合、合計の加工率は20%以上、より望ましくは
50%以上とし、加工終了温度は加熱温度より50%、
より望ましくは40%低下した温度以上であるようにす
る。また、加工速度は0.1%/分〜50%/分の間で
行うのがより望ましい。
Table 1 In this case, the total processing rate should be 20% or more, more preferably 50% or more, and the processing end temperature should be 50% higher than the heating temperature.
More preferably, the temperature is lowered by 40% or higher. Further, it is more desirable that the processing speed is between 0.1%/min and 50%/min.

この光IJIの他の実施態様においては、前記加工を実
施した後、第2図に例示するパターンのようIヂ   
 ^ ^    、1丁  へ−^ ハ −よ 工 ζ
 八 〇I+I/rS 竹開 jヂ hn 軸保持した
あと、冷却して微細組織とし1次いでAc1点〜Ac3
点の範囲にilT加熱して微細なα+γ2相組織とする
ようになすことができる。
In another embodiment of this optical IJI, after the above-mentioned processing is performed, an IJI like the pattern illustrated in FIG.
^ ^ 、One piece to ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^
80I+I/rS Bamboo opening jji hn After holding the shaft, it is cooled to form a fine structure, and then Ac1 point ~ Ac3
By applying ILT heating to a point range, a fine α+γ two-phase structure can be formed.

この場合、Ac3点〜Ac3点+50℃の範囲に加熱保
持するのは、冷却後に微細組織が得られるようにするた
めであり、冷却には例えば水冷による急冷却を採用して
、急冷却後に例えば微細なマルテンサイト組織が得られ
るようにすることも望ましい。
In this case, the reason why the heating is maintained in the range of Ac3 point to Ac3 point +50°C is to obtain a fine structure after cooling. It is also desirable to obtain a fine martensitic structure.

すなわち、上記の加工を実施した後において結晶は鍛伸
(圧延)方向に伸びた形状となっているが、このような
熱処理を施すことによって比較的等軸晶とすることが可
能となり、伸びをより一層増大させることができるよう
になる。そして、この熱処理後に、前記したようにAc
、点〜Ac3点の範囲に再加熱して微細なα+γ2相組
織として超塑性を発現させるようにすることも必要に応
じて望ましい。
In other words, after the above processing, the crystals have a shape that is elongated in the forging (rolling) direction, but by applying such heat treatment, it is possible to make them relatively equiaxed crystals, which reduces elongation. It will be possible to increase it further. After this heat treatment, Ac
If necessary, it is also desirable to reheat the material to a temperature in the range of , to Ac3 point to develop superplasticity as a fine α+γ2 phase structure.

この発明のさらに他の実施態様においては、亜共析鋼を
Ac3点+100℃”Ac3点−200℃の範囲に加熱
するのに先立って、第3図に例示するパターンのように
、Ac3点〜Ac3点士300 ℃の範囲で加熱保持後
放冷するようになすこともできる。
In yet another embodiment of the present invention, prior to heating the hypo-eutectoid steel to a range of 3 points Ac + 100°C and 3 points Ac - 200°C, as in the pattern illustrated in FIG. It is also possible to heat and maintain the temperature in the range of 300° C. on the Ac3 point scale and then allow it to cool.

このような加工前の熱処理は、とくに連続鋳造した大型
の鋳片あるいは造塊した大型の鋼塊を鍛造ないしは圧延
する際に発生する組織、結晶の不均一を除去・調整し、
これにより加工終了時の材料不均一性をある程度側める
のに有効であり、必要に応じてこの加工前熱処理を採用
するのもよい。
This kind of heat treatment before processing removes and adjusts the non-uniformity of the structure and crystals that occur when forging or rolling large continuously cast slabs or large ingots.
This is effective in reducing material non-uniformity to some extent at the end of machining, and it is also good to employ this pre-machining heat treatment if necessary.

この発明のさらに他の実施態様においては、亜共析鋼を
Ac3点+100℃〜Ac3点−200℃の範囲に加熱
するのに先立って、第4図に例示するパターンのように
、Ac3点〜Ac3点+300℃の範囲で加熱保持後放
冷し、次いで、Ac3点〜Ac3点+100℃の範囲で
加熱保持後急冷するようになすこともできる。
In yet another embodiment of the present invention, prior to heating the hypoeutectoid steel to a temperature in the range of Ac3 point +100°C to Ac3 point -200°C, as in the pattern illustrated in FIG. It is also possible to heat and hold in the range of Ac3 point + 300°C and then let it cool, then heat and hold in the range of Ac3 point to Ac3 point + 100°C and then rapidly cool it.

このように、第3図に示した加工前熱処理に引続いて第
4図に示すようにAcB点〜Ac3点+100℃の範囲
に加熱保持後急冷却すれば、とくに加工時の加熱温度が
Ac3点以下(Ac3点〜Ac3点−200℃)の場合
に、微細化した結晶は加工中にあまり成長することなく
加工されるため、結晶粒の細粒化に有効となるので、必
要に応じてこのような加工前熱処理を採用するのもよい
In this way, if the pre-processing heat treatment shown in Fig. 3 is followed by rapid cooling after heating and holding in the range of AcB point to Ac3 point + 100°C as shown in Fig. 4, the heating temperature during processing can be reduced to Ac3. If the temperature is below (Ac3 point - Ac3 point -200℃), the refined crystals will be processed without much growth during processing, so it will be effective in refining the crystal grains. It is also good to adopt such a pre-processing heat treatment.

この発明による加工熱処理方法は、炭素含有量が0.6
5重量%以下の亜共析鋼に適用され、亜共析鋼に包含さ
れる炭素鋼および合金鋼に適用することか可能であって
、とくに細かくは限定されないものであるが、以下に、
この発明が適用される亜共析鋼の数例を示す。
The processing heat treatment method according to this invention has a carbon content of 0.6
It is applicable to hypoeutectoid steel containing 5% by weight or less, and can be applied to carbon steel and alloy steel included in hypoeutectoid steel, and is not particularly limited, but the following:
Several examples of hypo-eutectoid steel to which this invention is applied are shown below.

すなわち、この発明の実施態様において、亜共析鋼は重
量%で、C:0.08〜0.65%、Si:O,15〜
1.0%、Mn:O,1〜2.5%、残部Feおよび不
純物よりなる炭素鋼系、マンガン鋼系のものとすること
ができる。
That is, in the embodiment of the present invention, the hypoeutectoid steel has, in weight percent, C: 0.08 to 0.65%, Si: O, 15 to
1.0%, Mn:O, 1 to 2.5%, and the balance may be carbon steel or manganese steel containing Fe and impurities.

析鋼は重量%で、C:0.08〜0.65%、Si:0
.15〜1.0 %、Mn:0.1 〜2.5%、Cr
:0.2〜1.0%、残部Feおよび不純物よりなるク
ロム鋼系、マンガンクロム鋼系のものとすることができ
る。
The analyzed steel is in weight%, C: 0.08-0.65%, Si: 0
.. 15-1.0%, Mn: 0.1-2.5%, Cr
:0.2 to 1.0%, the balance being Fe and impurities, such as chromium steel or manganese chromium steel.

さらに、この発明の他の実施態様において、亜共析鋼は
重量%で、C:0.08〜0.65%、Si:O,15
〜1.0%、Mn:0.1〜2.5%、Cr : 0 
、2〜3 、0%、MO=0.1−1.0%、残部Fe
および不純物よりなるクロムモリブデン鋼系のものとす
ることができる。
Furthermore, in another embodiment of the invention, the hypoeutectoid steel has a weight percentage of C: 0.08-0.65%, Si:O, 15%.
~1.0%, Mn: 0.1~2.5%, Cr: 0
, 2-3, 0%, MO=0.1-1.0%, balance Fe
and chromium-molybdenum steel containing impurities.

さらにまた、この発明の他の実施態様において、炬共析
鋼は重量%で、c:o、os〜0.65%、Si:0.
15〜1.0%、Mn:0.1〜2.5%、Ni:0.
2〜1.5%、Cr : 0 、2〜3 、0%、残部
Feおよび不純物よりなるニッケルクロム鋼系のものと
することができる。
Furthermore, in another embodiment of the invention, the eutectoid steel has c:o, os~0.65%, Si:0.
15-1.0%, Mn: 0.1-2.5%, Ni: 0.
It can be a nickel-chromium steel containing 2 to 1.5%, Cr: 0, 2 to 3, 0%, and the balance Fe and impurities.

て、亜共析鋼は重h(%で、C: 0 、08〜0.6
5%、Si:0.15〜1.0%、Mn:0.1〜2.
5%、Ni:0.2〜1.5%、Cr : 0 、2〜
3 、0%、Mo:O,l−1,0%、残部Feおよび
不純物よりなるニッケルクロムモリブデン鋼系のものと
することができる。
Therefore, hypoeutectoid steel has heavy h(%, C: 0, 08~0.6
5%, Si: 0.15-1.0%, Mn: 0.1-2.
5%, Ni: 0.2-1.5%, Cr: 0, 2-
It can be a nickel-chromium-molybdenum steel-based steel consisting of 3.0%, Mo:O, 1.0%, and the remainder Fe and impurities.

さらにまた、この発明の他の実施態様において、亜共析
鋼は、残部Fe中に、W:0.1〜1.0%を含むもの
としたり、同じく残部Fe中に、Nb+Ta : 0.
05〜2.0%、v:0.05〜2.0%、 T i:
 0 、05〜2.0%、A文:0.05〜1.0%の
うちの1種または2種以上を含むものとしたりすること
ができる。
Furthermore, in another embodiment of the present invention, the hypoeutectoid steel contains W: 0.1 to 1.0% in the balance Fe, or Nb+Ta: 0.1% in the balance Fe.
05-2.0%, v: 0.05-2.0%, Ti:
0.0%, 0.05% to 2.0% and A text: 0.05% to 1.0%.

上記に例示した亜共析鋼において、C量が低いと必要な
強度を確保することができず、反対に多いと靭性が低下
するので0.08〜0.65%とするのがより望ましく
、Siは脱酸剤として作用すると共に強度を高め、Ac
3点を上昇させて高温での加工を容易にするが、多すぎ
ると靭性を劣化するので0.15〜1.0%とするのが
より望ましく、Mnは脱酸剤および脱硫剤として作用す
ると共に焼入性を向上して強度を数片するが、多すぎる
と加工性や被削性が低下するので0.1〜2.5%とす
るのがより望ましく、Crは焼入性および耐食性を向上
させると共に、AcA点を上昇させて高温での加工を容
易にするが、多すぎると常温での加工性や靭性を低下さ
せるので0.2〜1.0%とするのがより望ましく、M
oは焼入性および焼もどし抵抗性を改善し、強度を向上
させると共に、Ac3点を上昇させて高温での加工を容
易にするが、多すぎると常温での加工性や靭性を害する
ので0.1〜1.0%とするのがより望ましく、Niは
鋼の強度を高めるのに有効であるが、多すぎると靭性を
低下させるので0.2〜3,5%とするのがより望まし
い。
In the above-mentioned hypoeutectoid steel, if the C content is low, the necessary strength cannot be ensured, and if it is high, the toughness will decrease, so it is more desirable to set it to 0.08 to 0.65%. Si acts as a deoxidizing agent and increases strength, and
3 points to make processing at high temperatures easier, but if too much, the toughness deteriorates, so it is more desirable to set it at 0.15 to 1.0%, and Mn acts as a deoxidizing agent and a desulfurizing agent. Cr also improves hardenability and increases strength, but if it is too much, workability and machinability decrease, so it is more desirable to set it at 0.1 to 2.5%. Cr improves hardenability and corrosion resistance. It improves the AcA point and facilitates processing at high temperatures, but if it is too large, it reduces workability and toughness at room temperature, so it is more desirable to set it to 0.2 to 1.0%. M
o improves hardenability and tempering resistance, improves strength, and raises Ac3 point to facilitate processing at high temperatures, but too much will impair workability and toughness at room temperature, so o It is more desirable to set it to .1 to 1.0%, and although Ni is effective in increasing the strength of steel, too much Ni reduces toughness, so it is more desirable to set it to 0.2 to 3.5%. .

また、WはAc3点を高めて高温での加工を容易にする
が、多すぎると靭性を害するので0.1〜1.0%とす
るのがより望ましく、Nb。
Further, although W increases the Ac3 point and facilitates processing at high temperatures, too much W impairs toughness, so it is more desirable to have a content of 0.1 to 1.0%, and Nb.

Ta、V、Ti、AMは結晶粒の微細化に有効であり、
VはAc3点を上昇させて高温での加工を容易にするが
、多すぎると常温での加工性や靭性を害するので、Nb
+Ta(いずれか一方が0であってもよい)は0.05
〜2.0%、■は0.05〜2.0%、Tiは0.05
〜2.0%、AMは0.05〜1.0%とするのがより
望ましい。そのほか時効による強度の向上および耐食・
1耐候性の改善のためにCuを0,2〜2.0%添加し
てもよく1強度改善のためにCOを0.3〜1.5%添
加してもよく、その他所望の作用が得られる元素を添加
することもできる。
Ta, V, Ti, and AM are effective in refining crystal grains,
V increases the Ac3 point and facilitates processing at high temperatures, but too much V impairs workability and toughness at room temperature, so Nb
+Ta (either one may be 0) is 0.05
~2.0%, ■0.05~2.0%, Ti 0.05
It is more desirable to set the content to 2.0% and AM to 0.05 to 1.0%. In addition, aging improves strength and improves corrosion resistance.
1. Cu may be added in an amount of 0.2 to 2.0% to improve weather resistance; 1. CO may be added in an amount of 0.3 to 1.5% to improve strength; and other desired effects may be added. Elements obtained can also be added.

(実施例1) 第2表に示す化学成分の亜共析鋼を溶製して各々供試鋼
をi94101.、第6図、第7図(a)(b)、第8
図(a)(b)および第9図(a)(b)に示すパター
ンで第3表に示す温度および加工率で各供試鋼に対して
加工熱処理を行った。
(Example 1) Hypoeutectoid steels having the chemical compositions shown in Table 2 were melted to obtain test steels of i94101. , Fig. 6, Fig. 7(a)(b), Fig. 8
Process heat treatment was performed on each sample steel at the temperatures and processing rates shown in Table 3 in the patterns shown in Figures (a) and (b) and Figures 9 (a) and (b).

次いで、赤外線輻射型イメージ炉を取り付けたに示す超
塑性加工温度で引張試験(塑性加工)を行ったところ、
同じく第3表に示す伸びが得られた。
Next, a tensile test (plastic working) was conducted at the superplastic working temperature shown in Figure 2, with an infrared radiation image furnace installed.
Similarly, the elongations shown in Table 3 were obtained.

第3表に示すように、第6図に示した焼入れをイ゛Vわ
ない著しく簡略化したパターンにより加工熱処理を行っ
たときでもかなり大きな伸びを得ることが可能であり、
第7図(a)(b)に示したパターンで加工終了後に焼
入れ(H2)を行うことによって等軸重化がより多く可
能であるため伸びがより一層増大する。また、第8図(
a)(b)に示したパターンで加工前に加熱放冷する熱
処理を付加することにより、加工終了時の材料不均一性
をある程度弱めることが可能であるため伸びがさらに増
大し、第9図(&)(b)に示したパターンで加工前に
加熱放冷および焼入れ(H+)を付加することにより、
伸びをさらに増大させることが可能であり、第7図(b
)、第8図(b)、第9図(b)に示すように加工熱処
理の際の加熱温度をAc3点以下としたときでも大きな
伸びが得られることが確かめられた。
As shown in Table 3, it is possible to obtain a considerably large elongation even when processing heat treatment is performed using a significantly simplified pattern that does not involve the quenching shown in Fig. 6.
By performing quenching (H2) after finishing the processing using the patterns shown in FIGS. 7(a) and 7(b), more equiaxed loading is possible, and therefore the elongation is further increased. Also, Figure 8 (
By adding a heat treatment of heating and cooling before machining with the patterns shown in a) and (b), it is possible to weaken the material non-uniformity at the end of machining to some extent, further increasing the elongation, as shown in Figure 9. (&) By adding heating and cooling and quenching (H+) before processing with the pattern shown in (b),
It is possible to further increase the elongation, as shown in Figure 7 (b
), FIG. 8(b), and FIG. 9(b), it was confirmed that large elongation could be obtained even when the heating temperature during processing heat treatment was set to 3 Ac points or less.

(実施例2) 第4表に示す化学成分の亜共析鋼を溶製して各々供試鋼
を準備し、第10図(a)(b)、第11図(a)  
(b) 、第12図(a)  (b)および第13図(
a)(b)に示すパターンで第5表に示す加工率(表中
のI、II、Iは各々各図の領域T、u、mに対応)お
よび温度で各供試鋼に対して加工熱処理を行った。
(Example 2) Test steels were prepared by melting hypo-eutectoid steels having the chemical composition shown in Table 4, and the test steels were prepared as shown in Figs. 10(a)(b) and 11(a).
(b), Fig. 12 (a) (b) and Fig. 13 (
a) Machining each sample steel using the patterns shown in (b) at the processing rates shown in Table 5 (I, II, and I in the table correspond to regions T, u, and m in each figure, respectively) and at the temperatures shown in Table 5. Heat treatment was performed.

次いで、赤外線輻射型イメージ炉を取り付けたインスト
ロン型引張試験機を用いて、同じく第5表に示す超塑性
加工温度で引張試験(塑性加工)を行ったところ、同じ
く第5表に示す最古伸びが得られた。
Next, using an Instron type tensile testing machine equipped with an infrared radiation image furnace, a tensile test (plastic working) was conducted at the superplastic working temperature shown in Table 5. Elongation was obtained.

第5表に示すように、第10図(a)(b)に示した焼
入れを伴わない簡略化したパターンにより加工熱処理を
行ったときでもかなり大きな伸びを得ることが可能であ
り、第11図(a)(b)に示したパターンで加工終了
後に焼入れ(H3)を行うことによって鍛伸(圧延)方
向に伸びた形状となっている結晶を比較的等軸晶とする
ことが可能であるため伸びがより一層増大する。また、
第12図(a)(b)に示したパターンで加工前に加熱
放冷する熱処理を付加することにより、とくに大型材に
おいて加工終了時に存在する材料の不均一性をある程度
取り除くことが可能であるため伸びがさらに増大し、第
13図(a)(b)に示したパターンで加工前に加熱放
冷および焼入れを付加することにより、伸びをさらに増
大させることが可能であり、第10図(b)、第11図
(b)、第12図(b)、第13図(b)に示すように
加工熱処理の際の加熱温度をAc3点以下としたときで
も大きな伸びが得られることが確かめられた6 [発明の効果] 以上説明してきたように、この発明による鋼の加工熱処
理方法によれば、亜共析鋼をAc3点+100℃〜Ac
3点−200’Oの範囲に加熱した後、加工率20%以
上でかつ加工終了温度が加熱温度より50%低下した温
度以上である加工を実施し1次いでAc、点〜Ac3点
の範囲に再加熱して微細なα+γ2相組織とするように
したから、比較的簡略化した加工熱処理によって、特定
温度域での伸びがかなり大きい超塑性特性を示す亜共析
鋼を得ることが可能であり、歯車などの複雑形状の機械
構造用部品を鍛造等の塑性加工によって製作する場合の
素材として好適な構造用鋼を提供することができるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
As shown in Table 5, it is possible to obtain a considerably large elongation even when processing heat treatment is performed using the simplified pattern shown in Figs. 10(a) and (b) without quenching, and as shown in Fig. 11. By performing quenching (H3) after processing using the patterns shown in (a) and (b), it is possible to make the crystals that are elongated in the forging (rolling) direction relatively equiaxed. Therefore, the elongation increases further. Also,
By adding a heat treatment of heating and cooling before machining using the patterns shown in Figures 12(a) and (b), it is possible to remove to some extent the non-uniformity of the material that exists at the end of machining, especially in large materials. Therefore, the elongation further increases, and it is possible to further increase the elongation by adding heating and cooling and quenching before processing with the patterns shown in Fig. 13 (a) and (b). b) As shown in Fig. 11 (b), Fig. 12 (b), and Fig. 13 (b), it was confirmed that large elongation could be obtained even when the heating temperature during processing heat treatment was set to 3 Ac or less. [Effects of the Invention] As explained above, according to the steel processing heat treatment method according to the present invention, hypoeutectoid steel can be heated at Ac3 points +100°C to Ac
After heating in the range of 3 points - 200'O, perform processing at a processing rate of 20% or more and a processing end temperature of 50% lower than the heating temperature or higher to obtain a temperature in the range of 1st point Ac to 3 points Ac. By reheating the steel to form a fine α+γ two-phase structure, it is possible to obtain a hypoeutectoid steel that exhibits superplastic properties with considerably large elongation in a specific temperature range through relatively simple processing heat treatment. This has the remarkable effect of providing a structural steel suitable as a material for manufacturing complex-shaped mechanical structural parts such as gears by plastic working such as forging.

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

第1図ないし第4図はこの発明の各実施態様による鋼の
加工熱処理パターンを示す説明図、第5図はこの発明の
一実施態様において加熱後の加工を複数回に分けて行う
場合の要領を例示する説明図、第6図、第7図(a) 
 (b) 、第8図(a)(b)および第9図(a)(
b)はこの発明の実施例1において採用した鋼の加工熱
処理パターンを示す説明図、第10図(a)(b)  
、第11図(a)(b)、第12図(a)(b)および
第13図(a)(b)はこの発明の実施例2において採
用した鋼の加工熱処理パターンを示す説明である。 特許出願人  大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士 小  塩   豊 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第7図 (b) 第8図 (G) 第8図 (b) 第9図 第9図 (b) 第1O図 第10図 (b) 第11図 第11図 (b) 第12図 第12図 (b)
Figures 1 to 4 are explanatory diagrams showing processing and heat treatment patterns for steel according to each embodiment of the present invention, and Figure 5 is a diagram showing the procedure when processing after heating is divided into multiple stages in an embodiment of the present invention. Explanatory diagrams illustrating FIGS. 6 and 7 (a)
(b), Fig. 8(a)(b) and Fig. 9(a) (
b) is an explanatory diagram showing the working heat treatment pattern of steel adopted in Example 1 of the present invention, FIGS. 10(a) and (b)
, FIG. 11(a)(b), FIG. 12(a)(b), and FIG. 13(a)(b) are explanations showing the working heat treatment pattern of steel adopted in Example 2 of the present invention. . Patent applicant Daido Steel Co., Ltd. Patent attorney Yutaka Oshio Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 7 (b) Figure 8 (G) Figure 8 Figure (b) Figure 9 Figure 9 (b) Figure 1O Figure 10 (b) Figure 11 Figure 11 (b) Figure 12 Figure 12 (b)

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)亜共析鋼をAc_3点+100℃〜Ac_3点−
200℃の範囲に加熱した後、加工率20%以上でかつ
加工終了温度が加熱温度より50%低下した温度以上で
ある加工を実施し、次いでAc_1点〜Ac_3点の範
囲に再加熱して微細なα+γ2相組織として超塑性を発
現させることを特徴とする鋼の加工熱処理方法。
(1) Hypoeutectoid steel at Ac_3 points +100℃ ~ Ac_3 points -
After heating to a temperature in the range of 200°C, processing is carried out at a processing rate of 20% or more and the finishing temperature is at least 50% lower than the heating temperature, and then reheated to a range of Ac_1 point to Ac_3 point to form fine particles. A method for processing and heat treating steel, which is characterized by expressing superplasticity as an α+γ two-phase structure.
(2)亜共析鋼をAc_3点+100℃〜Ac_3点−
200℃の範囲に加熱した後に実施する加工は、温度が
10%減じる間に加工率5〜30%の割合で行い、合計
の加工率が20%以上でかつ加工終了温度が加熱温度よ
り50%低下した温度以上であることを特徴とする特許
請求の範囲第(1)項に記載の鋼の加工熱処理方法。
(2) Hypoeutectoid steel from Ac_3 points +100℃ to Ac_3 points -
Processing performed after heating to a range of 200°C is performed at a processing rate of 5 to 30% while the temperature decreases by 10%, and the total processing rate is 20% or more and the processing end temperature is 50% higher than the heating temperature. The method for processing and heat treating steel according to claim 1, wherein the temperature is lower than or equal to the lowered temperature.
(3)加工を実施した後、Ac_3点〜Ac_3点+5
0℃の範囲に加熱保持したあと冷却して微細組織とし、
次いでAc_1点〜Ac_3点の範囲に再加熱して微細
なα+γ2相組織とすることを特徴とする特許請求の範
囲第(1)項または第(2)項に記載の鋼の加工熱処理
方法。
(3) After processing, Ac_3 points ~ Ac_3 points +5
After heating and maintaining it in the range of 0℃, it is cooled to form a fine structure,
The method for processing and heat treating steel according to claim 1 or 2, wherein the steel is then reheated to a temperature in the range of Ac_1 point to Ac_3 point to form a fine α+γ two-phase structure.
(4)亜共析鋼をAc_3点+100℃〜Ac_3点−
200℃の範囲に加熱するのに先立って、Ac_3点〜
Ac_3点+300℃の範囲で加熱保持後放冷すること
を特徴とする特許請求の範囲第(1)項ないし第(3)
項のいずれかに記載の鋼の加工熱処理方法。
(4) Hypoeutectoid steel from Ac_3 points +100℃ to Ac_3 points -
Prior to heating to 200℃ range, Ac_3 points ~
Claims (1) to (3) characterized in that the product is heated and held in the range of Ac_3 points +300°C and then allowed to cool.
A method for processing and heat treating steel according to any one of paragraphs.
(5)亜共析鋼をAc_3点+100℃〜Ac_3点−
200℃の範囲に加熱するのに先立って、Ac_3点〜
Ac_3点+300℃の範囲で加熱保持後放冷し、次い
で、Ac_3点〜Ac_3点+100℃の範囲で加熱保
持後急冷することを特徴とする特許請求の範囲第(1)
項ないし第(3)項のいずれかに記載の鋼の加工熱処理
方法。
(5) Hypoeutectoid steel at Ac_3 points +100℃ ~ Ac_3 points -
Prior to heating to 200℃ range, Ac_3 points ~
Claim No. (1) characterized in that the product is heated and held in the range of Ac_3 point + 300°C and then allowed to cool, and then heated and held in the range of Ac_3 point to Ac_3 point + 100°C and then rapidly cooled.
The method for processing and heat treating steel according to any one of items 1 to 3.
(6)亜共析鋼をAc_3点+100℃〜Ac_3点−
200℃の範囲に加熱した後、加工率50%以上でかつ
加工終了温度が加熱温度より40%低下した温度以上で
ある加工を実施することを特徴とする特許請求の範囲第
(1)項ないし第(5)項のいずれかに記載の鋼の加工
熱処理方法。
(6) Hypoeutectoid steel at Ac_3 points +100℃ ~ Ac_3 points -
After heating to a range of 200°C, processing is carried out at a processing rate of 50% or more and a processing end temperature of 40% lower than the heating temperature or more. The method for processing and heat treating steel according to any of item (5).
(7)亜共析鋼は重量%で、C:0.08〜0.65%
、Si:0.15〜3.0%、Mn:0.1〜2.5%
、残部Feおよび不純物よりなるものであることを特徴
とする特許請求の範囲第(1)項ないし第(6)項のい
ずれかに記載の鋼の加工熱処理方法。
(7) Hypoeutectoid steel is C: 0.08 to 0.65% by weight
, Si: 0.15-3.0%, Mn: 0.1-2.5%
, the remainder being Fe and impurities.
(8)亜共析鋼は重量%で、C:0.08〜0.65%
、Si:0.15〜3.0%、Mn:0.1〜2.5%
、Cr:0.2〜3.0%、残部Feおよび不純物より
なるものであることを特徴とする特許請求の範囲第(1
)項ないし第(6)項のいずれかに記載の鋼の加工熱処
理方法。
(8) Hypoeutectoid steel is C: 0.08 to 0.65% by weight
, Si: 0.15-3.0%, Mn: 0.1-2.5%
, Cr: 0.2 to 3.0%, the balance being Fe and impurities.
) to (6).
(9)亜共析鋼は重量%で、C:0.08〜0.65%
、Si:0.15〜3.0%、Mn:0.1〜2.5%
、Cr:0.2〜3.0%、よりなるものであることを
特徴とする特許請求の範囲第(1)項ないし第(6)項
のいずれかに記載の鋼の加工熱処理方法。
(9) Hypoeutectoid steel is C: 0.08 to 0.65% by weight
, Si: 0.15-3.0%, Mn: 0.1-2.5%
, Cr: 0.2 to 3.0%, the method for processing and heat treating steel according to any one of claims (1) to (6).
(10)亜共析鋼は重量%で、C:0.08〜0.65
%、Si:0.15〜3.0%、Mn:0.1〜2.5
%、Ni:0.2〜3.5%、Cr:0.2〜3.0%
、残部Feおよび不純物よりなるものであることを特徴
とする特許請求の範囲第(1)項ないし第(6)項のい
ずれかに記載の鋼の加工熱処理方法。
(10) Hypoeutectoid steel is C: 0.08 to 0.65 in weight%
%, Si: 0.15-3.0%, Mn: 0.1-2.5
%, Ni: 0.2-3.5%, Cr: 0.2-3.0%
, the remainder being Fe and impurities.
(11)亜共析鋼は重量%で、C:0.08〜0.65
%、Si:0.15〜3.0%、Mn:0.1〜2.5
%、Ni:0.2〜3.5%、Cr:0.2〜3.0%
、Mo:0.1〜1.0%、残部Feおよび不純物より
なるものであることを特徴とする特許請求の範囲第(1
)項ないし第(6)項のいずれかに記載の鋼の加工熱処
理方法。
(11) Hypoeutectoid steel is C: 0.08 to 0.65 in weight%
%, Si: 0.15-3.0%, Mn: 0.1-2.5
%, Ni: 0.2-3.5%, Cr: 0.2-3.0%
, Mo: 0.1 to 1.0%, the balance being Fe and impurities.
) to (6).
(12)亜共析鋼は、残部Fe中に、W: Mo:0.1〜1.0%、残部Feおよび不純物する特
許請求の範囲第(7)項ないし第(11)項のいずれか
に記載の鋼の加工熱処理方法。
(12) The hypoeutectoid steel contains W: Mo: 0.1 to 1.0%, the balance Fe and impurities in any one of claims (7) to (11). A method for processing and heat treating steel as described in .
(13)亜共析鋼は、残部Fe中に、Nb+Ta:0.
05〜2.0%、V:0.05〜2.0%、Ti:0.
05〜2.0%、Al:0.05〜1.0%のうちの1
種または2種以上を含むものであることを特徴とする特
許請求の範囲第(7)項ないし第(12)項のいずれか
に記載の鋼の加工熱処理方法。
(13) Hypoeutectoid steel has Nb+Ta:0.
05-2.0%, V: 0.05-2.0%, Ti: 0.
05-2.0%, Al: 1 of 0.05-1.0%
The method for processing and heat treating steel according to any one of claims (7) to (12), characterized in that the method contains one or more types.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111500928A (en) * 2020-04-26 2020-08-07 北京科技大学 Low-temperature high-toughness high-temperature high-strength and high-hardenability hot die steel and preparation technology thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111500928A (en) * 2020-04-26 2020-08-07 北京科技大学 Low-temperature high-toughness high-temperature high-strength and high-hardenability hot die steel and preparation technology thereof

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