JPS6396213A - 超塑性鋼の製造方法 - Google Patents
超塑性鋼の製造方法Info
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- JPS6396213A JPS6396213A JP24338286A JP24338286A JPS6396213A JP S6396213 A JPS6396213 A JP S6396213A JP 24338286 A JP24338286 A JP 24338286A JP 24338286 A JP24338286 A JP 24338286A JP S6396213 A JPS6396213 A JP S6396213A
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Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
発明の目的
［産業上の利用分野］
本発明は、超塑性を示す鋼の製造方法に関する。
［従来の技術］
亜共析鋼すなわちＣ含有量が０．７６５％未満の鋼は、
Ａｃ１〜Ａ０３の温度範囲の（α＋γ）二相域において
著しく高い伸びを示す、超塑性現象が起り得ることが知
られている。 この特性を利用すれば、各種の機器部品などを製造する
ことが容易になるはずであるが、これまで実用化された
超塑性合金は亜鉛系合金やアルミニウム系合金であって
、鋼に関しては、多くの試みにもかかわらず、実用的な
ものは得られていない。 出願人は、超塑性が発現する鋼を得る手段を求めて研究
し、特定の加工および熱処理の組み合わせによりこれが
実現できることを見出して、すでに提案したく特願昭６
１−２１４９３号）。 その加工熱処理法は、亜共析鋼
を（ＡＣ３＋１００℃）〜（Ａｃ ３−２００℃）の温
度に加熱したのち、加工率２０％以上の加工を施し、た
だし加工終了時の温度が加熱温度より５０％低い温度を
下回らないようにし、ついでＡｃ１〜Ａ０３の範囲の温
度に再加熱して、微細な二相組織をつくることからなる
。 この技術により、超塑性鋼の提供が可能になったが、い
っそう簡易な製造方法に対する要求は強い。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、上記の要求をみたし、より単純な加工
および熱処理の工程により、超塑性を有する鋼を製造す
る方法を提供することにある。 発明の構成
Ａｃ１〜Ａ０３の温度範囲の（α＋γ）二相域において
著しく高い伸びを示す、超塑性現象が起り得ることが知
られている。 この特性を利用すれば、各種の機器部品などを製造する
ことが容易になるはずであるが、これまで実用化された
超塑性合金は亜鉛系合金やアルミニウム系合金であって
、鋼に関しては、多くの試みにもかかわらず、実用的な
ものは得られていない。 出願人は、超塑性が発現する鋼を得る手段を求めて研究
し、特定の加工および熱処理の組み合わせによりこれが
実現できることを見出して、すでに提案したく特願昭６
１−２１４９３号）。 その加工熱処理法は、亜共析鋼
を（ＡＣ３＋１００℃）〜（Ａｃ ３−２００℃）の温
度に加熱したのち、加工率２０％以上の加工を施し、た
だし加工終了時の温度が加熱温度より５０％低い温度を
下回らないようにし、ついでＡｃ１〜Ａ０３の範囲の温
度に再加熱して、微細な二相組織をつくることからなる
。 この技術により、超塑性鋼の提供が可能になったが、い
っそう簡易な製造方法に対する要求は強い。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、上記の要求をみたし、より単純な加工
および熱処理の工程により、超塑性を有する鋼を製造す
る方法を提供することにある。 発明の構成
本発明の超塑性鋼の製造方法は、亜共析鋼に加工率２０
％以上の加工を加えたものを、図面に示すようにＡＣ３
−Ａｃ３＋５０℃の範囲の温度まで５℃／秒以上の昇温
速度で加熱し、その温度範囲に保持したのち急冷して微
細なマルテンサイト組織とすることからなる。 はじめに行なう加工の加工率は、５０％またはそれ以上
の強加工が好ましい。 これは、圧延や鍛造など、任意
の手段で実施できる。 ＡＣ３−ＡＣ３＋５０℃の範囲の温度への昇温は、５０
’Ｃ／秒またはそれ以上の急熱が好ましい。 塩浴の利用や高周波加熱は、効果的な昇温速度を与える
ことができる。 より速かな昇温は、たとえば通電加熱
により実現できる。 ただし、急熱に伴って温度が所定
の範囲を超えて上昇するオーバーシュートは避けなけれ
ばならない。 上記の製造方法により超塑性鋼とする亜共析鋼の合金組
成は、代表的にはｃ：ｏ、ｓｏ％以下、Ｓｉ：２．５％
以下およびＭｎ：２．０％以下を含有し、残部が実質的
にＦｅからなる。 必要により、上記に加えて、 ＊Ｎｉ：５．０％以下、Ｃｒ ：２，０％以下およびＭ
ｏ：１．０％以下の１種または２種以上、 ＊Ｖ、ＮｂみよびＴｉの各々二０．２％以下、＊Ｎ：０
．０３％以下、ならびに ＊Ｂ：０．０１％以下 の一ないし数成分を添加してもよい。
％以上の加工を加えたものを、図面に示すようにＡＣ３
−Ａｃ３＋５０℃の範囲の温度まで５℃／秒以上の昇温
速度で加熱し、その温度範囲に保持したのち急冷して微
細なマルテンサイト組織とすることからなる。 はじめに行なう加工の加工率は、５０％またはそれ以上
の強加工が好ましい。 これは、圧延や鍛造など、任意
の手段で実施できる。 ＡＣ３−ＡＣ３＋５０℃の範囲の温度への昇温は、５０
’Ｃ／秒またはそれ以上の急熱が好ましい。 塩浴の利用や高周波加熱は、効果的な昇温速度を与える
ことができる。 より速かな昇温は、たとえば通電加熱
により実現できる。 ただし、急熱に伴って温度が所定
の範囲を超えて上昇するオーバーシュートは避けなけれ
ばならない。 上記の製造方法により超塑性鋼とする亜共析鋼の合金組
成は、代表的にはｃ：ｏ、ｓｏ％以下、Ｓｉ：２．５％
以下およびＭｎ：２．０％以下を含有し、残部が実質的
にＦｅからなる。 必要により、上記に加えて、 ＊Ｎｉ：５．０％以下、Ｃｒ ：２，０％以下およびＭ
ｏ：１．０％以下の１種または２種以上、 ＊Ｖ、ＮｂみよびＴｉの各々二０．２％以下、＊Ｎ：０
．０３％以下、ならびに ＊Ｂ：０．０１％以下 の一ないし数成分を添加してもよい。
二相域における超塑性の発現には、組織がきわめて微細
であることが必要である。 本発明の前記した諸条件は
、組織を微細化することに努力が集中している。 ２０
％以上、好ましくは５０％またはそれ以上の高い加工率
は、組織微細化の第一歩である。 続く昇温は、速度を高くするほど高い超塑性が１醪られ
る。 ＡＣ３−ＡＣ３＋５０℃の温度における保持は、
材料全体を確実にこの温度にするための操作であるから
、加熱される材料のサイズや熱伝導の速度を考慮して、
保持時間を決定する。 最後の急冷は、オーステナイト−マルテンサイトへの変
化をさせるものであって、冷却速度が大きいほど微細化
効果が高い。 水冷や油冷が好ましいが、場合によって
は空冷でも足りる。 得られた超塑性鋼は、Ａｃ１〜Ａ０３の範囲の温度、い
わば「熱温間」の加工を行なうとき、その超塑性を発揮
する。 前記した、本発明で超塑性鋼とするに適した合金組成を
選択した理由は、つぎのとおりである。 Ｃ：０．８０％以下 超塑性を得るには、亜共析鋼となるＣ含有量でなければ
ならず、０．８０％の上限は当然に定まる。 加工のた
めには、Ｃ含有間が低いほどＡＣ占がＡＣ１点から高く
離れ、二３ 出〜 相域の温度範囲が広くなって有利である。 しかし、あまりＣが少いと強度が不足するから、適当な
調和がとれるようＣｆｆ１を決定すべきである。 Ｓｉ：２．５％以下 脱酸作用に加えて、ＡＣ３点を高くするはたらきがある
。 上限を超えると、靭性を損うので好ましくない。 Ｍｎ：２．０％以下 脱酸とともに、焼入性を向上させる。 過大に加えると
被削性が低くなるから、上記の範囲内とする。 Ｎｉ：５．０％以下、Ｃｒ：２．０％以下、Ｍｏ：１．
０％以下 いずれも焼入性を高めたい場合に、適量を添加する。
ＮｉおよびＣｒは、靭性の向上にも役立つ。 Ｖ、ＮｂおよびＴｉの各々二０．２％以下ＣおよびＮと
炭窒化物を形成して組織の微細化に寄与する。 常温に
おける靭性や加工性を損わない上記の範囲内で、適量を
添加する。 Ｎ ：０．０３％以下 Ｃと同様にＶ、ＮｂおよびＴｉの窒化物をつくり、上記
のように役立つ。 Ｂ：０．０１％以下 焼入性の向上をはかつて、上記限度内で添加する。 ［実施例］ 第１表に示す合金組成（重量％、残部Ｆｅ ）の鋼を溶
製した。 各供試材に、９００℃の熱間圧延により３０％の加工を
加えたのち、５℃／秒、２０℃／秒または５０℃／秒の
昇温速度でＡＣ３〜ＡＣａ＋５０℃の温度に加熱し、数
分間保持してから水冷した。 得られた超塑性鋼の伸びを測定して、第２表に示す値を
得た。 第２表のデータから、加熱時の昇温速度が高い
方が伸びが大きく、超塑性が高度に発揮されることがわ
かる。 第 ２ 表 伸び （％） 次に、上記の供試材のうちから５ＣＲ４２０を代表にえ
らび、９００℃における圧延の加工率を１０〜５０％の
範囲で変化させて加工し、すべて２０℃／秒の昇温速度
で加熱し、水冷する熱処理を施した。 伸びを測定して得た結果を、第３表に示す。 比較のため、圧延加工せずに熱処理だけ施した場合のデ
ータも併記する。 第 ３ 表 伸び ％ 加工率の増大につれて伸びが大きくなることが、第３表
から直ちに理解される。 同じ＜５ＣＲ４２０の供試材に３０％の加工率で熱間圧
延したものを、昇温速度が３〜ｂ秒の範囲で変化する加
熱を行なって、水冷する熱処理を試みた。 昇温速度の差による伸びの値のちがいを、第４表に記す
。 第 ４ 表 伸び 速やかな昇温の効果が、第４表から読みとれる。 几団ｎ四ス 本発明の超塑性鋼の製造方法は、一定限度以上の強加工
を施し、続いて所定の温度への急速な加熱、そして急速
な冷却を行なうという簡単な工程で、伸びの大きな超塑
性鋼が１９られる。 この方法はコントロールが容易で
あって、特別の設備は必要なく、消費エネルギーも少な
いから、低いコストで超塑性鋼を提供することができる
。
であることが必要である。 本発明の前記した諸条件は
、組織を微細化することに努力が集中している。 ２０
％以上、好ましくは５０％またはそれ以上の高い加工率
は、組織微細化の第一歩である。 続く昇温は、速度を高くするほど高い超塑性が１醪られ
る。 ＡＣ３−ＡＣ３＋５０℃の温度における保持は、
材料全体を確実にこの温度にするための操作であるから
、加熱される材料のサイズや熱伝導の速度を考慮して、
保持時間を決定する。 最後の急冷は、オーステナイト−マルテンサイトへの変
化をさせるものであって、冷却速度が大きいほど微細化
効果が高い。 水冷や油冷が好ましいが、場合によって
は空冷でも足りる。 得られた超塑性鋼は、Ａｃ１〜Ａ０３の範囲の温度、い
わば「熱温間」の加工を行なうとき、その超塑性を発揮
する。 前記した、本発明で超塑性鋼とするに適した合金組成を
選択した理由は、つぎのとおりである。 Ｃ：０．８０％以下 超塑性を得るには、亜共析鋼となるＣ含有量でなければ
ならず、０．８０％の上限は当然に定まる。 加工のた
めには、Ｃ含有間が低いほどＡＣ占がＡＣ１点から高く
離れ、二３ 出〜 相域の温度範囲が広くなって有利である。 しかし、あまりＣが少いと強度が不足するから、適当な
調和がとれるようＣｆｆ１を決定すべきである。 Ｓｉ：２．５％以下 脱酸作用に加えて、ＡＣ３点を高くするはたらきがある
。 上限を超えると、靭性を損うので好ましくない。 Ｍｎ：２．０％以下 脱酸とともに、焼入性を向上させる。 過大に加えると
被削性が低くなるから、上記の範囲内とする。 Ｎｉ：５．０％以下、Ｃｒ：２．０％以下、Ｍｏ：１．
０％以下 いずれも焼入性を高めたい場合に、適量を添加する。
ＮｉおよびＣｒは、靭性の向上にも役立つ。 Ｖ、ＮｂおよびＴｉの各々二０．２％以下ＣおよびＮと
炭窒化物を形成して組織の微細化に寄与する。 常温に
おける靭性や加工性を損わない上記の範囲内で、適量を
添加する。 Ｎ ：０．０３％以下 Ｃと同様にＶ、ＮｂおよびＴｉの窒化物をつくり、上記
のように役立つ。 Ｂ：０．０１％以下 焼入性の向上をはかつて、上記限度内で添加する。 ［実施例］ 第１表に示す合金組成（重量％、残部Ｆｅ ）の鋼を溶
製した。 各供試材に、９００℃の熱間圧延により３０％の加工を
加えたのち、５℃／秒、２０℃／秒または５０℃／秒の
昇温速度でＡＣ３〜ＡＣａ＋５０℃の温度に加熱し、数
分間保持してから水冷した。 得られた超塑性鋼の伸びを測定して、第２表に示す値を
得た。 第２表のデータから、加熱時の昇温速度が高い
方が伸びが大きく、超塑性が高度に発揮されることがわ
かる。 第 ２ 表 伸び （％） 次に、上記の供試材のうちから５ＣＲ４２０を代表にえ
らび、９００℃における圧延の加工率を１０〜５０％の
範囲で変化させて加工し、すべて２０℃／秒の昇温速度
で加熱し、水冷する熱処理を施した。 伸びを測定して得た結果を、第３表に示す。 比較のため、圧延加工せずに熱処理だけ施した場合のデ
ータも併記する。 第 ３ 表 伸び ％ 加工率の増大につれて伸びが大きくなることが、第３表
から直ちに理解される。 同じ＜５ＣＲ４２０の供試材に３０％の加工率で熱間圧
延したものを、昇温速度が３〜ｂ秒の範囲で変化する加
熱を行なって、水冷する熱処理を試みた。 昇温速度の差による伸びの値のちがいを、第４表に記す
。 第 ４ 表 伸び 速やかな昇温の効果が、第４表から読みとれる。 几団ｎ四ス 本発明の超塑性鋼の製造方法は、一定限度以上の強加工
を施し、続いて所定の温度への急速な加熱、そして急速
な冷却を行なうという簡単な工程で、伸びの大きな超塑
性鋼が１９られる。 この方法はコントロールが容易で
あって、特別の設備は必要なく、消費エネルギーも少な
いから、低いコストで超塑性鋼を提供することができる
。
図面は、本発明の超塑性鋼の製造方法における温度の変
化を、その後の超塑性加工を含めて、概念的に示したチ
ャートである。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 大 晦 閣
化を、その後の超塑性加工を含めて、概念的に示したチ
ャートである。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 大 晦 閣
Claims (4)
- （１）亜共析鋼に加工率２０％以上の加工を加えたもの
を、ＡＣ＿３〜ＡＣ＿３＋５０℃の範囲の温度まで５℃
／秒以上の昇温速度で加熱し、その温度範囲に保持した
のち急冷して微細なマルテンサイト組織とすることから
なる、（α＋γ）二相域において超塑性を示す超塑性鋼
の製造方法。 - （２）加工率５０％以上の加工を施す特許請求の範囲第
１項の製造方法。 - （３）５０℃／秒以上の昇温速度で加熱して実施する特
許請求の範囲第１項の製造方法。 - （４）亜共析鋼が、Ｃ：０．８０％以下、Ｓｉ２．５％
以下およびＭｎ：２．０％以下を含有し、必要により、
さらにＮｉ：５．０％以下、Ｃｒ：２．０％以下および
Ｍｏ：１．０％以下の１種または２種以上、Ｖ、Ｎｂお
よびＴｉの各々：０．２％以下、Ｎ：０．０３％以下、
ならびに、Ｂ：０．０１％以下の一ないし数成分を含有
し、残部が実質的にＦｅからなるものである特許請求の
範囲第１項ないし第３項のいずれかの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24338286A JPS6396213A (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 超塑性鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24338286A JPS6396213A (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 超塑性鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6396213A true JPS6396213A (ja) | 1988-04-27 |
Family
ID=17103023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24338286A Pending JPS6396213A (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 超塑性鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6396213A (ja) |
-
1986
- 1986-10-14 JP JP24338286A patent/JPS6396213A/ja active Pending
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