JPS6358889B2 - - Google Patents

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JPS6358889B2
JPS6358889B2 JP55117275A JP11727580A JPS6358889B2 JP S6358889 B2 JPS6358889 B2 JP S6358889B2 JP 55117275 A JP55117275 A JP 55117275A JP 11727580 A JP11727580 A JP 11727580A JP S6358889 B2 JPS6358889 B2 JP S6358889B2
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JP
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steel
temperature
annealing
less
spheroidization
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JP55117275A
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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
    • C21D8/005Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、鋼材の延性、靭性、冷間加工性等を
向上させるための鋼中の炭化物を球状化させる処
理方法の改良に関する。 一般に、ロール材、軸受鋼、冷間鍛造用鋼など
機械的性質の向上や加工性の向上をはかるべく、
炭化物を球状化する処理を施す鋼は数多い。 これらの鋼の炭化物を球状化する方法として
Ac1点以上に加熱したのち徐冷する方法や、Ac1
点上下に加熱冷却をくり返す方法による球状化焼
鈍熱処理が実施されている。 ところがこの種の球状化焼鈍処理は数10時間の
長い処理時間を必要とし、熱処理コストの増大や
脱炭、酸化の問題がある。このため、従来から焼
鈍前に冷間伸線加工を加えて焼鈍時間の短縮をは
かることが行なわれているが、充分な効果が得ら
れているとはいえない。 また上記した従来の球状化焼鈍方法では、炭化
物を球状化するために長時間熱処理を施さなけれ
ばならないが、そのためにフエライト粒および炭
化物が非常に粗大化し、かえつて延性、靭性、変
形能が著しく低下するという欠点がある。 本発明は上述した従来の欠点を解消すべくなさ
れたもので、本発明者らは球状化処理に関し種々
実験検討を重ねた結果、球状化熱処理前に一定の
条件で塑性加工を加えておけば後の熱処理により
炭化物の球状化が著しく促進されるという知見を
得、この知見に基づいて本発明を完成するに至つ
たもので、その要旨とするところは、 (1) 2%以下のCを含有する鋼を、Ar3点以下
300℃以上の温度に加熱し、その温度域で5%
以上80%以下の塑性変形を加えたのちAr3点以
下500℃以上の温度域に7分以上保持すること
を特徴とする鋼中炭化物球状化処理方法。 (2) 2%以下のCを含有する鋼を、Ar3点以下
300℃以上の温度に加熱し、その温度域で5%
以上80%以下の塑性変形を加えたのち放冷し、
焼鈍を施すことを特徴とする鋼中炭化物球状化
処理方法。 (3) 2%以下のCを含有する鋼を、Ar3点以下
300℃以上の温度に加熱し、その温度域で5%
以上80%以下の塑性変形を加えたのちAr3点以
下500℃以上の温度域に7分以上保持したのち、
ひきつづき焼鈍を施すことを特徴とする鋼中炭
化物球状化処理方法。 にある。すなわち本発明はC量2%以下を含有す
る鋼を、鋼中炭化物の変形破壊を行ない、炭化物
の微細分断や凝集をさせるために、球状化熱処理
前にAr3点以下300℃以上の温度範囲内で、圧延
機やロールベンダーにより塑性変形を加えること
を特徴とし、この塑性変形を加えたのち、500
℃以上Ar3点以下の温度範囲内で7分以上保持す
るか、又は、通常の焼鈍を行なうか、前記
のあとで引続きを行なう炭化物の球状化処理方
法である。ここで焼鈍とは、従来の球状化焼鈍と
軟化焼鈍の両方をいう。又塑性変形後の熱処理は
塑性変形後一旦常温まで冷却して加熱してもよい
し、又塑性変形後引続き熱処理を行なつてもよい
が、後者の方が球状化に効果的でかつ経剤的でも
ある。 本発明の球状化処理法に供する鋼材は、一般の
熱延した後自然放冷した組織を有する鋼材であつ
ても本発明の効果は充分あるが、熱延後調製冷却
することにより、熱延放冷ままの組織よりも低温
で変態生成する組織(微細パーライト、ベイナイ
ト、マルテンサイトあるいはこれらの混合組織)
にすることによつてさらに大きな効果が得られ
る。また中、高炭素鋼のベイナイト、マルテンサ
イト組織は通状の球状化焼鈍前の冷間塑性変形を
加えることができないため、熱延ロツドをそのま
ま従来の方法によつて焼鈍せざるを得ないが、本
発明によればそうした制約はなくなり極めて効果
的な焼鈍を行なうことができる。 次に本発明における限定理由について述べる。 (a) 鋼の加熱温度をAr3点以下300℃以上に限定
したのは、Ar3点以上に加熱すると鋼中の炭化
物は分解固溶してしまつて本発明の技術手段を
適用しても、炭化物の球状化、組織の微細化に
効果をもたらさない。また300℃以下の温度で
はCの拡散が充分におこらないため、炭化物の
塑性変形に伴なう凝集が行なわれず、従来技術
にある冷間伸線加工と同程度の効果しか引出せ
ない。したがつて加熱温度をAr3点〜300℃に
限定した。 (b) つぎにAr3点〜300℃の温度域で5%以上80
%以下の塑性変形を付加するという限定理由
は、まず塑性変形を付加する温度域の限定理由
は上記加熱温度の場合と同一である。塑性変形
量が5℃以下では炭化物の変形破壊が不充分な
ため炭化物の微細分断および凝集が行なわれな
い。塑性変形量は大きくなるほど炭化物の微細
化が促進されて、以後の球状化焼鈍処理時間が
大巾に短縮され、場合によつては球状化焼鈍処
理を施さなくても充分な球状化組織が得られ
る。しかしながら塑性変形量が80%を超えて
も、上記した効果は増大することがなく、塑性
変形を加える工程のみが繁雑困難を増すだけで
あるので、塑性変形量は5%〜8.0%とした。
好ましくは10%〜80%とする。 (c) つぎに塑性変形後Ar3点〜500℃の温度域に
7分以上保持するように限定した理由は、上記
(a)、(b)で塑性変形した鋼をAr3点〜500℃の温
度域に7分以上保つことにより、塑性変形によ
つて変形破壊した炭化物をCの拡散によつて微
細分断凝集させるためであつて、Ar3点をこえ
ると炭化物はほとんど分解固溶してしまつて塑
性変形を付加した効果がなくなり、500℃未満
の温度ではCの拡散が不充分なため炭化物の分
断凝集がすすまなくなる。上記温度域内での7
分以上の保持は恒温保持でも徐冷保持でもよい
が、恒温保持の方が促進されやすく、徐冷保持
の場合500℃までの時間が7分以上あれば恒温
保持した場合とほとんど差がなくなつてしま
う。 (d) また本発明処理後焼鈍処理を施す理由は、上
記(a)〜(c)の処理だけでも球状化は進んでいる
が、なお不充分な場合には焼鈍処理を施す。こ
の場合本発明による処理を施こしてない通常の
焼鈍処理に比べてはるかに短時間の処理で微細
な球状化組織が得られ、コスト的にも品質的に
も極めて有利である。 (e) さらに、C量2%以下とした理由は、C量2
%を超えると状態図におけるγ相の領域が非常
に狭くなると共に、初析セメンタイトのγ粒界
上析出量が多くなるため熱間加工性を劣化さ
せ、熱延段階で割れが発生しやすくなるので、
C量を2%以下とした。 本発明に供する鋼種は鋼中炭化物を球状化する
必要のあるもので、例えばロール材、軸受鋼、冷
間鍛造用鋼である。 以下に本発明の実施例についてその効果と共に
説明する。 第1表に示す成分組成の鋼を供試鋼、すなわち
鋼AはS20C、鋼BはS45C、鋼CはSCM435、鋼
DはSUJ−3、鋼EはSUP−10相当の鋼を、い
ずれも現場溶製材を切り出して供試材とし、700
℃に加熱後、700℃で1パス30%の圧延を加えた
のち直ちに700℃の炉中に30分保持したのち炉外
自然放冷したものと、その後さらに700℃に再加
熱し700℃で4時間保持したのち100℃/Hrで調
製炉冷する通常の焼鈍処理を施したものとのそれ
ぞれの炭化物球状化率を第2表に示す。
【表】
【表】 第2表にいう球状化率とは、以後のすべてを含
めて次の方法で決定した。 組織を走査電子顕微鏡で撮影し、白く写つた炭
化物の長径と短径を測定し長径/短径の比の値を
求めた。測定は100個以上の炭化物についてラン
ダムに行ない、長径/短径比のヒストグラムを求
め、その値が3.0以下の炭化物数の全炭化物数に
対する割合を%で示し、球状化率と定義した。 第2表に明らかなように本発明の処理だけでも
70%以上の球状化率が得られており、炭素鋼では
90%以上が得られている。さらに通常は軟化焼鈍
と呼ばれて、決して炭化物の球状化を得るために
行なわれているものではない比較的簡単な700℃
×4Hr→100℃/Hr徐冷の焼鈍を施すと、従来ほ
とんど球状化組織の得られないこの焼鈍法でも、
本発明処理材では、ほとんどが100%の球状化組
織が得られている。 又同表より明らかなように、B鋼について700
℃で30%圧延後、直ちに球状化焼鈍750℃で3時
間保持後100℃/Hrで冷却したところ100%球状
化されている。このように球状化焼鈍前に塑性加
工を与えると従来の球状化焼鈍に比較して冷却速
度を100℃/Hrと速くすることができ焼鈍処理の
全時間が10時間位ですみ、従来の焼鈍時間の約1/
2に短縮されている。 第1図に、鋼B(第1表)の熱延まま材を700℃
に加熱し、700℃で5%〜80%圧延したのち700℃
から500℃まで15分で炉冷してから炉外放冷した
ものイと、その後700℃×4Hr→100℃/Hr徐冷
の焼鈍処理を施したものハの球状化率を示す。図
中には鋼Bの熱延まま材を直接に700℃×4Hr→
100℃/Hr徐冷の焼鈍を加えた通常焼鈍材(ホ)およ
び本発明処理の加工を、圧延ではなくロールベン
ダーで張力付加繰返し曲げを加えて8%および15
%線張伸びを与えた場合の炉外放冷ままロならび
にロールベンダー加工後700℃×4Hr→100℃/
Hr徐冷の通常焼鈍を施こしたものニをもあわせ
て図示した。 通常焼鈍に比べて、本発明処理ままでの球状化
率は非常に高くなつている。球状化率は5%の圧
延ですでに向上がみられるが10%以上で特に効果
が大きく、圧延が80%になると効果は飽和に達す
る。これらを再焼鈍すると、本発明処理における
圧延量が10%でも80%以上の球状化率が得られ、
本発明処理の効果の顕著さが理解される。 また鋼Bの19m熱延線材を圧延の代りにロー
ルベンダーで伸び変形を与えると(第1図ロ)そ
の効果は圧延よりも顕著で、8%伸び付加ですで
に本発明処理ままでも80%以上の球状化率が得ら
れている。 第2図は、鋼Bを700℃に加熱し、700℃で30%
圧延したのち700℃イ、550℃ロ、400℃ハの鉛浴
中で各々4時間まで恒温保持したときの球状化率
の変化を図示したものである。恒温保持温度が高
いほど球状化の進行が速く、保持温度を550℃に
すれば15分で80%の球状化が得られる。 第3図は同じく恒温保持温度と保持時間の影響
を400℃加熱、30%圧延処理についてみたもので、
400℃保持をハ、550℃保持をロ、700℃保持をイ
で示す。550℃保持ロ以上、15分で80%の球状化
が得られている。 第4図は、鋼Bを100〜900℃の各温度に加熱30
%圧延後引きつづき700℃で30分保持した後の球
状化率を示したものである。加熱圧延温度を300
℃〜700℃にとると80%の球状化率が得られた。 第5図は、鋼を熱延のままの組織(粗フエライ
ト・パーライト)、それをオーステナイト化後
510℃鉛浴パテンテイングした組織(微細フエラ
イト・パーライト)、430℃鉛浴パテンテイン
グした組織(ベイナイト)、水中急冷した組織
(マルテンサイト)、油中静止冷却した組織
(パーライト・ベイナイト・マルテンサイトの混
合組織)、とについて、600℃加熱−600℃30%
圧延−600℃30分保持の処理をした時の球状化率
を示したものである。組織が低温変態生成物にな
つて微細化するほど、本発明の処理の効果が顕著
である。とくにパテンテイングして微細パーライ
トにすると80%以上、ベイナイト組織にすると90
%以上の球状化が、本発明の処理法だけでも実現
することがわかる。 以上に説明したように本発明の球状化処理法
は、従来法の如き長時間処理を必要とせず短時間
の処理ですみ、得られる球状化組織は従来では得
られなかつた微細なものとなり、非常に加工性が
向上する等効果は極めて顕著である。
【図面の簡単な説明】
第1図は塑性加工量と球状化率との関係を示す
図、第2図は700℃−30%圧延後400℃ハ、550℃
ロ、700℃イによる恒温保持時間と球状化率との
関係を示す図、第3図は400℃−30%圧延後400℃
ハ、550℃ロ、700℃イによる恒温保持時間と球状
化率との関係を示す図、第4図は100〜900℃の各
温度域で加熱−30%圧延を行なつた後700℃×30
分恒温保持後自然放冷した場合の加熱、圧延温度
と球状化率との関係を示す図、第5図は素材の前
組織と球状化率との関係を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 2%以下のCを含有する鋼を、Ar3点以下
    300℃以上の温度に加熱し、その温度域で5%以
    上80%以下の塑性変形を加えたのちAr3点以下
    500℃以上の温度域に7分以上保持することを特
    徴とする鋼中炭化物球状化処理方法。 2 2%以下のCを含有する鋼を、Ar3点以下
    300℃以上の温度に加熱し、その温度域で5%以
    上80%以下の塑性変形を加えたのち焼鈍を施すこ
    とを特徴とする鋼中炭化物球状化処理方法。 3 2%以下のCを含有する鋼を、Ar3点以下
    300℃以上の温度に加熱し、その温度域で5%以
    上80%以下の塑性変形を加えたのちAr3点以下
    500℃以上の温度域に7分以上保持したのち、ひ
    きつづき焼鈍を施すことを特徴とする鋼中炭化物
    球状化処理方法。
JP11727580A 1980-08-25 1980-08-25 Spheroidizing method for carbide in steel Granted JPS5741322A (en)

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