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JP3215891B2 - 冷間加工用棒鋼線材の製造方法 - Google Patents

冷間加工用棒鋼線材の製造方法

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JP3215891B2
JP3215891B2 JP14360091A JP14360091A JP3215891B2 JP 3215891 B2 JP3215891 B2 JP 3215891B2 JP 14360091 A JP14360091 A JP 14360091A JP 14360091 A JP14360091 A JP 14360091A JP 3215891 B2 JP3215891 B2 JP 3215891B2
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rolling
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arcm
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cold working
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善郎 子安
幸雄 野口
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Nippon Steel Corp
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    • 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
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • 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
    • C21D1/26Methods of annealing
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    • 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
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は冷間加工用棒鋼線材の製
造方法に係わり、さらに詳しくは、各種ボルト部品、自
動車部品、建設機械部品、軸受部品等の製造に際して、
球状化焼鈍後の軟質化レベルを向上し、その後の切断、
冷間鍛造、切削等の冷間成形を容易に行うことを可能に
した冷間加工用軟質棒鋼線材の製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、各種ボルト部品、自動車部品、建
設機械部品、軸受部品等の大半は、棒鋼線材を切断、冷
間鍛造、切削等の冷間成形を行うことによって製造され
ている。冷間成形に際しては、圧延ままでは通常硬すぎ
て冷間成形が困難であるため、冷間成形の前に冷間加工
性の向上を目的として、球状化焼鈍が行われている。し
かしながら、現状では十分な軟質化レベルに達しておら
ず、例えば冷間鍛造の場合では、工具寿命を一層向上さ
せるために、鋼材の一層の軟質化が求められている。
【0003】これに対して、特公昭41−19283号
公報には、棒鋼線材を200℃〜再結晶温度域で30%
以上の加工を加えることを特徴とする鋼の球状化焼鈍の
ための予備処理法が示されている。この方法を用いれ
ば、球状化焼鈍により炭化物の球状化が促進され、強度
も顕著に低下する。しかしながら、200℃〜再結晶温
度域での加工付与には特殊な装置が必要のため、必ずし
も普及していないのが現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、通常
の球状化焼鈍により優れた軟質化レベルを実現し得る冷
間加工用軟質棒鋼線材の製造方法を提供しようとするも
のである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、通常の球
状化焼鈍により優れた軟質化レベルを実現するために、
鋭意検討を行い次の知見を得た。 (1)通常の球状化焼鈍により優れた軟質化レベルを実
現するためには、焼鈍加熱保定時に未溶解セメンタイト
を粗い間隔で適量残存させること、オーステナイト粒径
を細かくすることがポイントである。
【0006】(2)焼鈍加熱保定時に未溶解セメンタイ
トを粗い間隔で適量残存させるには、次の点が有効であ
る。Ar3 点直上またはArcm直上で総減面率30
%以上の圧延を行い、ラメラ間隔の粗いパーライトを生
成させ、その後、Ac1 −400〜Ac1 ℃の温度範
囲で総減面率10〜70%の圧延を行い、板状セメンタ
イトを分断、凝集させる。
【0007】さらに、Ac 1 −400〜Ac 1 ℃の温
度範囲で総減面率10〜70%の圧延を行った後、30
0℃までの温度範囲を平均冷却速度1℃/sec以下で
冷却すると、焼鈍加熱保定時に未溶解セメンタイトを粗
い間隔で適量残存させることが容易になる。 (3)「Ar3 点直上またはArcm直上での総減面率
30%以上の圧延」は、焼鈍加熱保定時のオーステナイ
ト粒径微細化にも有効である。
【0008】本発明は以上の新規なる知見に基づいてな
されたものであって、その要旨とするところは、下記の
とおりである。 (1) C:0.1〜1.5%、Mn:0.25〜2.
0%を含有する鋼を、900〜1250℃に加熱して熱
間圧延を施し、Ar3 〜Ar3 +200℃またはArc
m〜Arcm+200℃の温度範囲で総減面率30%以
上の圧延を行い、その後フェライト・パーライト変態ま
たは初析セメンタイト・パーライト変態を完了させ、そ
の後Ac1 −400〜Ac1℃の温度範囲で総減面率1
0〜70%の圧延を行うことを特徴とする、その後の球
状化焼鈍により良好な球状化組織を得ることが可能な冷
間加工用棒鋼線材の製造方法。
【0009】(2) Ac 1 −400〜Ac 1 ℃の温度
範囲で総減面率10〜70%の圧延を行った後、300
℃までの温度範囲を平均冷却速度1℃/sec以下で冷
却することを特徴とする前項1記載の冷間加工用棒鋼線
材の製造方法。以下に、本発明を詳細に説明する。ま
ず、対象材料として、C:0.1〜1.5%、Mn:
0.25〜2.0%を含有する鋼としたのは、次の理由
による。本発明で対象としている棒鋼線材は、最終工程
で焼入れ焼戻し処理をして所定の強度靱性を確保する
が、Cが0.1%未満では十分な強度が得られず、Cが
1.5%を超えるとかえって靱性が劣化するので、C:
0.1〜1.5%とした。
【0010】次にMnは焼入れ性の確保、およびセメン
タイト中に溶存して安定化し焼鈍加熱時に未溶解セメン
タイトを適量残存させるために重要であるが、0.25
%未満ではその効果は小さく、一方2%を超えるとこれ
らの効果は飽和するのでMn:0.25〜2.0%とし
た。なお、本発明では、上記のC、Mnの含有を必須と
するが、このほかに脱酸元素としてSi、Alを、焼入
れ性増加を目的としてCr、Mo、Niを、粒度調整を
目的としてNb、V、Ti、Nを、被削性向上を目的と
してSを必要に応じて含有することができる。
【0011】次に本発明では、かかる鋼材を900〜1
250℃に加熱して熱間圧延を施し、Ar3 〜Ar3
200℃またはArcm〜Arcm+200℃の温度範
囲で総減面率30%以上の圧延を行い、その後フェライ
ト・パーライト変態または初析セメンタイト・パーライ
ト変態を完了させるのであるが、これは次の理由によ
る。まず、加熱温度を900〜1250℃としたのは、
900℃未満では粗圧延−中間圧延温度が低くなり、再
結晶域圧延によるオーステナイト粒の細粒化が不十分で
あるためであり、また1250℃超の加熱温度ではオー
ステナイト結晶粒が顕著に粗大化するためである。次に
Ar3 〜Ar3 +200℃またはArcm〜Arcm+
200℃の温度範囲で総減面率30%以上の圧延を行う
のは、再結晶によりγ粒を細粒化しラメラ間隔の粗いパ
ーライトを生成させ、かつ加熱保定時にオーステナイト
粒径を細かくするためである。圧延温度がAr3 +20
0℃超またはArcm+200℃超、および総減面率が
30%未満ではこの効果は小さく、一方圧延温度がAr
3 未満またはArcm未満ではγの再結晶細粒化が不十
分なため、圧延条件をAr3 〜Ar3 +200℃または
Arcm〜Arcm+200℃の温度範囲で総減面率3
0%以上とした。
【0012】次に、本発明では、Ac1 −400〜Ac
1 ℃の温度範囲で総減面率10〜70%の圧延を行うの
であるが、これは加熱保定時に未溶解セメンタイトを粗
い間隔で適量残存させるために、板状セメンタイトを分
断、凝集させるためである。圧延温度がAc1 超、およ
び圧延総減面率が10%未満では、この効果は小さく、
一方、圧延温度がAc1 −400℃未満および圧延総減
面率が70%超ではフェライト地が過度に加工硬化し、
その後の球状化焼鈍で十分軟化しないため、圧延条件を
Ac1 −400〜Ac1 ℃の温度範囲で総減面率10〜
70%とした。
【0013】次に、請求項2の発明において、Ac 1
400〜Ac 1 ℃の温度範囲で総減面率10〜70%の
圧延を行った後、300℃までの温度範囲を平均冷却速
度1℃/sec以下で冷却するのは、セメンタイト中に
Mnを溶存させて安定化し、焼鈍加熱保定時に未溶解セ
メンタイトを粗い間隔で適量残存させるためであり、平
均冷却速度1℃/sec 以下で特にこの効果が大きいため
である。以下に、本発明の効果を実施例により、さらに
具体的に示す。
【0014】
【実施例】表1に供試材の化学成分を示す。これらはい
ずれも転炉溶製後連続鋳造で鋳造された。162mm角
鋼片に分塊圧延後表2に示す条件で20〜50mm丸棒
鋼材に圧延した。これらの圧延材を表3に示す条件で球
状化焼鈍を行った。表3に球状化焼鈍材の材質特性を併
せて示す。
【0015】球状化焼鈍材の評価は、引張強さおよびJ
IS G3539に規定される球状化度の2点について
行い、焼鈍材の材質達成目標は、通常の冷鍛鋼の規格相
当である球状化度がNo.2以下とした。表3から明ら
かなように、本発明例はいずれも球状化度がNo.2以
下であり、引張強さも、より低いレベルにあることがわ
かる。
【0016】一方、比較例2、3はそれぞれ均熱温度が
本発明の範囲の下限値を下回った場合および上限値を上
回った場合であり、比較例5はAr3 〜Ar3 +200
℃またはArcm〜Arcm+200℃の温度範囲での
圧延総減面率が本発明の範囲の下限値を下回った場合で
あり、比較例6,11はAc1 −400〜Ac1 ℃の温
度範囲での圧延総減面率が本発明の範囲の下限値を下回
った場合であり、また比較例16はMn量が本発明の範
囲の下限値を下回った場合であり、いずれも球状化度が
No.3以上であり、軟質化の程度も十分とは言えな
い。さらに比較例12はAc1 −400〜Ac1 ℃の温
度範囲での圧延総減面率が本発明の範囲の上限値を上回
った場合であり、良好な球状化度を示すものの、軟質化
の程度は同一鋼材を用いた本発明法10と比べて十分と
は言えない。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明法を用いれ
ば、通常の球状化焼鈍により優れた軟質化レベルを実現
し得る冷間加工用軟質棒鋼線材の製造が可能であり、各
種ボルト部品、自動車部品、建設機械部品、軸受部品等
の製造に際して、球状化焼鈍後の軟質化レベルを向上
し、その後の切断、冷間鍛造、切削等の冷間成形を容易
に行うことが可能となり、産業上の効果は極めて顕著な
るものがある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−291921(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 8/00 - 8/10 C22C 38/00 - 38/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.1〜1.5%、Mn:0.25
    〜2.0%を含有する鋼を、900〜1250℃に加熱
    して熱間圧延を施し、Ar3 〜Ar3 +200℃または
    Arcm〜Arcm+200℃の温度範囲で総減面率3
    0%以上の圧延を行い、その後フェライト・パーライト
    変態または初析セメンタイト・パーライト変態を完了さ
    せ、その後Ac1 −400〜Ac1 ℃の温度範囲で総減
    面率10〜70%の圧延を行うことを特徴とする、その
    後の球状化焼鈍により良好な球状化組織を得ることが可
    能な冷間加工用棒鋼線材の製造方法。
  2. 【請求項2】 Ac 1 −400〜Ac 1 ℃の温度範囲で
    総減面率10〜70%の圧延を行った後、300℃まで
    の温度範囲を平均冷却速度1℃/sec以下で冷却する
    ことを特徴とする請求項1記載の冷間加工用棒鋼線材の
    製造方法。
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