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JP7229827B2 - Manufacturing method of high carbon steel sheet - Google Patents

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JP7229827B2 JP2019057897A JP2019057897A JP7229827B2 JP 7229827 B2 JP7229827 B2 JP 7229827B2 JP 2019057897 A JP2019057897 A JP 2019057897A JP 2019057897 A JP2019057897 A JP 2019057897A JP 7229827 B2 JP7229827 B2 JP 7229827B2
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  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Description

本発明は、高炭素鋼板の製造方法に関し、特に、軟質で良好な加工特性を有する高炭素鋼板の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a high-carbon steel sheet, and more particularly to a method for producing a high-carbon steel sheet that is soft and has good workability.

高炭素鋼は炭素工具鋼とも呼ばれ、クラッチやチェーン等の自動車部品、鋸刃等の刃物、ワッシャやゼンマイ等、高硬度部品に使用される。近年、これらの高硬度部品には、高い寸法精度が要求されており、加工前の鋼板には均一に軟質であることが要求されている。 High-carbon steel is also called carbon tool steel, and is used for high-hardness parts such as automobile parts such as clutches and chains, blades such as saw blades, washers and springs. In recent years, these high-hardness parts are required to have high dimensional accuracy, and steel sheets before working are required to be uniformly soft.

C(炭素)含有量が0.70~1.10質量%である高炭素鋼板は、熱間圧延したままの状態では、高硬度のパーライト組織である。しかし、熱間圧延後の鋼板に、バッチ焼鈍炉で適切な焼鈍を施すことにより、炭化物であるセメンタイトが球状化した組織(以下「球状化組織」という。)とし、軟質化することができる。 A high-carbon steel sheet having a C (carbon) content of 0.70 to 1.10% by mass has a pearlite structure with high hardness in the hot-rolled state. However, by subjecting the hot-rolled steel sheet to appropriate annealing in a batch annealing furnace, cementite, which is a carbide, becomes a spheroidized structure (hereinafter referred to as a "spheroidized structure") and can be softened.

バッチ焼鈍炉では、鋼板をコイルのまま炉内に挿入し、水素および窒素を含む混合雰囲気中で加熱する焼鈍を行うのが一般的である。 In a batch annealing furnace, it is common to insert the steel sheet as a coil into the furnace and perform annealing by heating in a mixed atmosphere containing hydrogen and nitrogen.

バッチ焼鈍では、コイルのうち雰囲気に触れる部分は雰囲気からの熱伝導および炉の内面からの輻射により急速に昇温し、雰囲気に触れない内部は先に昇温した部分からの熱伝導により昇温するため、遅れて昇温する。そのため、焼鈍時のコイルには、外側の高温部分と内側の低温部分が必然的に生じることとなる。この温度差は、炉の形式、雰囲気、昇温条件等によって異なるが、最高温度部分と最低温度部分の温度差で約20~60℃と考えられる。 In batch annealing, the temperature of the part of the coil that is in contact with the atmosphere is rapidly raised by heat conduction from the atmosphere and radiation from the inner surface of the furnace, and the temperature of the inner part that is not in contact with the atmosphere is raised by heat conduction from the part that was heated earlier. Therefore, the temperature rises with a delay. Therefore, the coil during annealing will inevitably have an outer high-temperature portion and an inner low-temperature portion. Although this temperature difference varies depending on the type of furnace, atmosphere, temperature rising conditions, etc., the temperature difference between the highest temperature portion and the lowest temperature portion is considered to be about 20 to 60°C.

軟質な球状化組織を得るには、適切な焼鈍を行う必要がある。焼鈍温度が低い場合や焼鈍時間が短い場合には、焼鈍不足となり、パーライト組織が残存し、軟質化が不十分となる。一方、焼鈍温度が高い場合や焼鈍時間が長い場合には、焼鈍が過剰となり、セメンタイトが完全に溶解してオーステナイトとなり、その後の冷却時に再びパーライト(再生パーライト)が生成してしまい、軟質化することができない。 Appropriate annealing is required to obtain a soft spheroidized structure. If the annealing temperature is low or the annealing time is short, the annealing will be insufficient, the pearlite structure will remain, and the softening will be insufficient. On the other hand, when the annealing temperature is high or the annealing time is long, the annealing becomes excessive, cementite is completely dissolved and becomes austenite, and pearlite (recycled pearlite) is formed again during subsequent cooling, resulting in softening. I can't.

以上のことから、バッチ焼鈍時のコイルに生じる温度差を考慮すると、軟質化可能な焼鈍温度範囲は広いことが望まれる。 From the above, considering the temperature difference that occurs in the coil during batch annealing, it is desired that the softening temperature range be wide.

従来行われている球状化組織を得るための焼鈍条件として、特許文献1には、Ac~Ac+50℃まで加熱した後、5時間以上保持すること等が記載されている。また、特許文献2には、焼鈍温度をAc以上780℃以下、焼鈍時間を2時間以上10時間以下とし、650℃までの温度域の平均冷却速度を3℃/h~20℃/hとして冷却する旨が記載されている。特許文献3には、炭化物の球状化を促進するため、Ac~Ac+50℃の温度で焼鈍し、焼鈍後5℃/h以下の冷却速度でAc-30℃まで緩冷却することが記載されている。 As a conventional annealing condition for obtaining a spheroidized structure, Patent Document 1 describes heating to Ac 1 to Ac 1 +50° C. and then holding for 5 hours or more. In Patent Document 2, the annealing temperature is Ac 1 or more and 780° C. or less, the annealing time is 2 hours or more and 10 hours or less, and the average cooling rate in the temperature range up to 650° C. is 3° C./h to 20° C./h. It says to cool. In Patent Document 3, in order to promote spheroidization of carbide, annealing is performed at a temperature of Ac 1 to Ac 1 +50° C., and after annealing, slow cooling to Ac 1 −30° C. at a cooling rate of 5° C./h or less is performed. Are listed.

特開2015-34307号公報JP 2015-34307 A 特開2012-172228号公報JP 2012-172228 A 特開2011-168842号公報JP 2011-168842 A

しかしながら、本願発明者らがさらに検討したところ、特許文献1に記載の焼鈍条件は、焼鈍温度の範囲が若干狭く、コイル全体での軟質化には改善の余地があった。 However, upon further investigation by the inventors of the present application, the annealing conditions described in Patent Document 1 have a slightly narrow range of annealing temperatures, and there is room for improvement in softening the entire coil.

また、特許文献2、3には、炭化物の球状化を促進するため焼鈍後に徐冷を施すことが記載されているが、徐冷には長時間を要するため、生産性が著しく低いという問題がある。また、特許文献2、3では、C含有量が0.70%未満である鋼板を対象にしており、C含有量が0.70%以上である鋼板においてコイル全体での軟質化を可能とする技術については開示されていない。 In addition, Patent Documents 2 and 3 describe slow cooling after annealing in order to promote spheroidization of carbides, but slow cooling takes a long time, so there is a problem that productivity is remarkably low. be. In addition, Patent Documents 2 and 3 are directed to steel sheets with a C content of less than 0.70%, and in steel sheets with a C content of 0.70% or more, the entire coil can be softened. No technology was disclosed.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高炭素鋼板を軟質化させることができる焼鈍温度範囲が広く、かつ生産性に優れた高炭素鋼板の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a high-carbon steel sheet with a wide annealing temperature range capable of softening the high-carbon steel sheet and excellent productivity. That's what it is.

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の発明により達成されることを見出した。 As a result of various studies, the inventors of the present invention have found that the above objects are achieved by the following inventions.

本発明の一局面に係る高炭素鋼板の製造方法は、C含有量が0.70質量%~1.10質量%である高炭素鋼板の製造方法であって、素材鋼板を、Ac以上Ac+60℃以下の温度範囲で5~40時間均熱保持する工程と、均熱保持後の鋼板を、均熱保持した温度からAc-50℃までの温度域において冷却する工程と、を有する焼鈍工程を含み、前記鋼板を冷却する工程において、均熱保持した温度からAc-50℃までの温度域のうち、少なくともAc-5℃からAc-10℃までの温度域を3℃/h以下の速度で徐冷し、前記徐冷する温度域以外の温度域を5~15℃/hの速度で冷却することを特徴とする。 A method for producing a high-carbon steel sheet according to one aspect of the present invention is a method for producing a high-carbon steel sheet having a C content of 0.70% by mass to 1.10% by mass, wherein the material steel sheet is made of Ac A step of soaking and holding for 5 to 40 hours in a temperature range of 1 +60 ° C. or less, and a step of cooling the steel plate after soaking and holding in a temperature range from the soaked temperature to Ac 1 -50 ° C. In the step of cooling the steel sheet including the annealing step, at least the temperature range from Ac 1 -5 ° C. to Ac 1 -10 ° C. in the temperature range from the soaked temperature to Ac 1 -50 ° C. is 3 ° C. /h or less, and the temperature range other than the slow cooling temperature range is cooled at a rate of 5 to 15°C/h.

上記構成によれば、高炭素鋼板を軟質化させることができる焼鈍温度範囲が60℃と広いため、高炭素鋼板からなるコイルに不可避的に温度差が生じるバッチ焼鈍においても、コイル全体をより均一に軟質化することができる。また、徐冷する温度範囲が狭く、長時間にわたる徐冷を行う必要がないため、生産性にも優れている。 According to the above configuration, the annealing temperature range in which the high-carbon steel sheet can be softened is as wide as 60 ° C. Therefore, even in batch annealing where a temperature difference inevitably occurs in the coil made of the high-carbon steel sheet, the entire coil can be made more uniform. can be softened to In addition, since the temperature range for slow cooling is narrow and there is no need for slow cooling over a long period of time, productivity is excellent.

本発明によれば、高炭素鋼板を軟質化させることができる焼鈍温度範囲が広く、かつ生産性に優れた高炭素鋼板の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the high carbon steel plate which has the wide annealing temperature range which can soften a high carbon steel plate, and was excellent in productivity can be provided.

本発明者らは、高炭素鋼板の軟質化が可能な焼鈍温度範囲を広くする焼鈍条件について、鋭意検討を重ね、本発明を完成した。以下、本発明の一実施形態に係る高炭素鋼板の製造方法を説明する。 The inventors of the present invention have completed the present invention after earnestly studying annealing conditions for widening the annealing temperature range in which high-carbon steel sheets can be softened. Hereinafter, a method for manufacturing a high-carbon steel sheet according to one embodiment of the present invention will be described.

(高炭素鋼板の成分組成)
まず、本実施形態に係る高炭素鋼板の製造方法で製造される鋼板の成分組成について説明する。C以外の元素について、下記成分組成は本実施形態における一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。下記成分組成における「%」はいずれも「質量%」を意味する。
(Component composition of high carbon steel sheet)
First, the chemical composition of the steel sheet manufactured by the method for manufacturing a high-carbon steel sheet according to the present embodiment will be described. Regarding elements other than C, the following component composition is merely an example in the present embodiment, and does not limit the present invention. All "%" in the following component compositions mean "% by mass".

[C:0.70~1.10%]
Cは、鋼板の強度を確保するうえで重要な元素である。所要の鋼板強度を確保するため、C含有量の下限を0.70%以上とする。C含有量が0.70%未満では、鋼板の焼入れ性が低下し、高硬度部品としての強度が得られない。C含有量の下限は、好ましくは0.55%以上である。しかし、C含有量が過剰になると、鋼板の靭性や加工性を確保するための熱処理に長時間を要することとなる。そのため、C含有量の上限を1.10%以下とする。C含有量の上限は、好ましくは1.00%以下である。
[C: 0.70 to 1.10%]
C is an important element for ensuring the strength of the steel sheet. The lower limit of the C content is made 0.70% or more in order to secure the required steel plate strength. If the C content is less than 0.70%, the hardenability of the steel sheet deteriorates, and strength as a high-hardness part cannot be obtained. The lower limit of the C content is preferably 0.55% or more. However, if the C content becomes excessive, a long time is required for the heat treatment for ensuring the toughness and workability of the steel sheet. Therefore, the upper limit of the C content is made 1.10% or less. The upper limit of the C content is preferably 1.00% or less.

[Si:0.001~1.5%]
Siは、固溶強化および焼戻し軟化抵抗の増大による、最終製品の強度の向上に有効な元素である。このような効果を得るため、Si含有量の下限は、好ましくは0.001%以上である。しかし、Si含有量が過剰になると、固溶強化作用によりフェライトが過度に硬化し、鋼板の加工時に割れを発生させる原因となる。また、鋼板の製造過程で鋼板表面におけるスケール疵の発生を助長し、鋼板の表面品質を低下させる原因にもなる。そのため、Si含有量の上限は、好ましくは1.5%以下であり、より好ましくは0.5%以下である。
[Si: 0.001 to 1.5%]
Si is an effective element for improving the strength of the final product by solid solution strengthening and increasing resistance to temper softening. In order to obtain such effects, the lower limit of the Si content is preferably 0.001% or more. However, when the Si content is excessive, the ferrite is excessively hardened due to solid-solution strengthening, which causes cracks during working of the steel sheet. In addition, it promotes the generation of scale defects on the surface of the steel sheet during the manufacturing process of the steel sheet, and causes deterioration of the surface quality of the steel sheet. Therefore, the upper limit of the Si content is preferably 1.5% or less, more preferably 0.5% or less.

[Mn:0.40~2.0%]
Mnは、鋼の脱酸剤として作用するとともに、焼入れ性の向上に有効な元素である。このような効果を得るため、Mn含有量の下限は、好ましくは0.40%以上であり、より好ましくは0.50%以上である。しかし、Mn含有量が過剰になると、熱延鋼板の硬度が高くなりすぎ、冷間圧延が困難となる。そのため、Mn含有量の上限は、好ましくは2.0%以下であり、より好ましくは1.5%以下である。
[Mn: 0.40 to 2.0%]
Mn is an element that acts as a deoxidizing agent for steel and is effective in improving hardenability. In order to obtain such effects, the lower limit of the Mn content is preferably 0.40% or more, more preferably 0.50% or more. However, if the Mn content is excessive, the hardness of the hot-rolled steel sheet becomes too high, making cold rolling difficult. Therefore, the upper limit of the Mn content is preferably 2.0% or less, more preferably 1.5% or less.

[P:0.03%以下]
Pは、固溶強化元素であり、鋼板の高強度化に有効な元素である。しかし、P含有量が過剰になると、鋼板の靭性を低下させる。そのため、P含有量の上限は、好ましくは0.03%以下であり、より好ましくは0.02%以下である。P含有量の下限を規定する必要は特にない。しかし、過度にP含有量を低減することは鋼の精錬コストの上昇を招くため、P含有量の下限は0.005%以上としてもよい。
[P: 0.03% or less]
P is a solid-solution strengthening element and is an element effective for increasing the strength of the steel sheet. However, when the P content becomes excessive, the toughness of the steel sheet is lowered. Therefore, the upper limit of the P content is preferably 0.03% or less, more preferably 0.02% or less. There is no particular need to define the lower limit of the P content. However, excessively reducing the P content causes an increase in steel refining costs, so the lower limit of the P content may be 0.005% or more.

[S:0.010%以下]
Sは、鋼中に非金属介在物を形成し、鋼板の加工性や熱処理後の鋼板の靭性を低下させる。そのため、S含有量の上限は、好ましくは0.010%以下であり、より好ましくは0.004%以下である。S含有量の下限を規定する必要は特にない。しかし、過度にS含有量を低減することは鋼の精錬コストの大幅な上昇を招くため、S含有量の下限は0.0001%以上としてもよい。
[S: 0.010% or less]
S forms non-metallic inclusions in steel and lowers the workability of the steel sheet and the toughness of the steel sheet after heat treatment. Therefore, the upper limit of the S content is preferably 0.010% or less, more preferably 0.004% or less. There is no particular need to define the lower limit of the S content. However, excessively reducing the S content causes a significant increase in steel refining costs, so the lower limit of the S content may be 0.0001% or more.

[Al:0.001~0.060%]
Alは、鋼の脱酸剤として作用するとともに、鋼中に存在する固溶NをAlNとして固定し、鋼板の冷間加工性を向上させる元素である。このような効果を得るため、Al含有量の下限は好ましくは0.001%以上であり、より好ましくは0.005%以上である。しかし、Al含有量が過剰になると、鋼中における介在物となるAlが過剰に生成し、鋼板の冷間加工性が劣化するおそれがある。そのため、Al含有量の上限は、好ましくは0.060%以下であり、より好ましくは0.050%以下である。
[Al: 0.001 to 0.060%]
Al is an element that acts as a deoxidizing agent for steel, fixes solid solution N present in the steel as AlN, and improves the cold workability of the steel sheet. In order to obtain such effects, the lower limit of the Al content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.005% or more. However, when the Al content becomes excessive, Al 2 O 3 as inclusions in the steel is excessively generated, and the cold workability of the steel sheet may deteriorate. Therefore, the upper limit of the Al content is preferably 0.060% or less, more preferably 0.050% or less.

[Ni:0.005~0.20%]
Niは、鋼の焼入れ性を改善するとともに、低温靭性の向上に有効な元素である。このような効果を得るため、Ni含有量の下限は、好ましくは0.005%以上であり、より好ましくは0.05%以上である。また、Niは、鋼にCuを含有させた場合にCuに起因して生じる溶融金属脆化の悪影響を打ち消す作用も有する。鋼にCuを含有させる場合、Cuに起因する溶融金属脆化の発生を抑制するには、Cu含有量と同量程度のNiを含有させることが有効である。しかし、Niは、鋼の合金元素として高価であり、過度に含有させると鋼板のコストの増加を招くため、Ni含有量の上限は、好ましくは0.2%であり、より好ましくは0.15%である。
[Ni: 0.005 to 0.20%]
Ni is an element effective in improving the hardenability of steel and improving the low-temperature toughness. In order to obtain such effects, the lower limit of the Ni content is preferably 0.005% or more, more preferably 0.05% or more. Ni also has the effect of canceling out the adverse effects of molten metal embrittlement caused by Cu when Cu is contained in steel. When Cu is contained in steel, it is effective to contain about the same amount of Ni as the Cu content in order to suppress the occurrence of molten metal embrittlement caused by Cu. However, Ni is expensive as an alloying element of steel, and excessive inclusion causes an increase in the cost of the steel sheet. Therefore, the upper limit of the Ni content is preferably 0.2%, more preferably 0.15%. %.

[Cr:0.005~1.0%]
Crは、鋼の焼入れ性および焼戻し軟化抵抗の改善に有効な元素である。このような効果を得るため、Cr含有量の下限は、好ましくは0.005%以上であり、より好ましくは0.05%以上である。しかし、Cr含有量が過剰になると、炭化物であるセメンタイトが球状化した組織を得るための焼鈍を鋼板に施した際に、炭化物が溶解しにくくなり、鋼板の軟質化が困難となる。そのため、Cr含有量の上限は、好ましくは1.0%であり、より好ましくは0.8%である。
[Cr: 0.005 to 1.0%]
Cr is an element effective in improving the hardenability and temper softening resistance of steel. In order to obtain such effects, the lower limit of the Cr content is preferably 0.005% or more, more preferably 0.05% or more. However, if the Cr content is excessive, when the steel sheet is annealed to obtain a structure in which cementite, which is a carbide, is spheroidized, the carbide becomes difficult to dissolve, making it difficult to soften the steel sheet. Therefore, the upper limit of the Cr content is preferably 1.0%, more preferably 0.8%.

[Mo:0.005~0.5%]
Moは、少量でもCrと同様に鋼の焼入れ性および焼戻し軟化抵抗の改善に有効な元素である。このような効果を得るため、Mo含有量の下限は、好ましくは0.005%以上であり、より好ましくは0.05%である。しかし、Mo含有量が過剰になると、焼鈍による鋼板の軟質化が困難となり、却って焼入れ前の冷間加工性が低下するおそれがある。そのため、Mo含有量の上限は、好ましくは0.5%以下であり、より好ましくは0.3%である。
[Mo: 0.005 to 0.5%]
Mo, even in small amounts, is an element effective in improving the hardenability and temper softening resistance of steel in the same way as Cr. In order to obtain such effects, the lower limit of the Mo content is preferably 0.005% or more, more preferably 0.05%. However, if the Mo content is excessive, it becomes difficult to soften the steel sheet by annealing, and the cold workability before quenching may rather deteriorate. Therefore, the upper limit of the Mo content is preferably 0.5% or less, more preferably 0.3%.

[Nb:0.005~0.050%]
Nbは、鋼中で炭窒化物を形成し、鋼の結晶粒の粗大化の防止や靭性の向上に有効な元素である。このような効果を安定して得るため、Nb含有量の下限は、好ましくは0.005%以上であり、より好ましくは0.01%以上である。しかし、Nb含有量が一定量以上になるとNbの効果は飽和する。そのため、Nb含有量の上限は、好ましくは0.050%以下であり、より好ましくは0.030%である。
[Nb: 0.005 to 0.050%]
Nb is an element that forms carbonitrides in steel and is effective in preventing grain coarsening and improving toughness of steel. In order to stably obtain such effects, the lower limit of the Nb content is preferably 0.005% or more, more preferably 0.01% or more. However, when the Nb content exceeds a certain amount, the effect of Nb is saturated. Therefore, the upper limit of the Nb content is preferably 0.050% or less, more preferably 0.030%.

[Ti:0.005~0.050%]
Tiは、溶鋼の脱酸調整に用いられる元素であり、脱窒作用も有する。また、鋼板に固溶しているNを窒化物として固定するため、鋼の焼入れ性の改善を目的として鋼中にBを含有させる場合には、Tiも含有させることにより、鋼の焼入れ性の改善に必要な有効B量を確保することができる。このような効果を安定して得るため、Ti含有量の下限は、好ましくは0.005%以上であり、より好ましくは0.01%以上である。しかし、Ti含有量が一定量以上になるとTiの効果は飽和する。そのため、Ti含有量の上限は、好ましくは0.050%であり、より好ましくは0.030%である。
[Ti: 0.005 to 0.050%]
Ti is an element used for deoxidizing and adjusting molten steel, and also has a denitrifying effect. In addition, since N dissolved in the steel plate is fixed as a nitride, when B is included in the steel for the purpose of improving the hardenability of the steel, Ti is also included to improve the hardenability of the steel. An effective amount of B required for improvement can be secured. In order to stably obtain such effects, the lower limit of the Ti content is preferably 0.005% or more, more preferably 0.01% or more. However, when the Ti content exceeds a certain amount, the effect of Ti saturates. Therefore, the upper limit of the Ti content is preferably 0.050%, more preferably 0.030%.

[V:0.001~0.3%]
Vは、Nbと同様に鋼中で炭窒化物を形成し、鋼の結晶粒の粗大化の防止や靭性の向上に有効な元素である。このような効果を安定して得るため、V含有量の下限は、好ましくは0.001%以上であり、より好ましくは0.005%以上であり、さらに好ましくは0.02%以上である。しかし、V含有量が一定量以上になるとVの効果は飽和する。そのため、V含有量の上限は、好ましくは0.3%以下であり、より好ましくは0.2%である。
[V: 0.001 to 0.3%]
V, like Nb, forms carbonitrides in steel and is an element effective in preventing grain coarsening and improving toughness of steel. In order to stably obtain such effects, the lower limit of the V content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.005% or more, and still more preferably 0.02% or more. However, when the V content exceeds a certain amount, the effect of V saturates. Therefore, the upper limit of the V content is preferably 0.3% or less, more preferably 0.2%.

[N:0.01%以下]
Nは、鋼中で窒化物を形成する元素である。鋼中のN含有量が過剰である場合、湾曲型連続鋳造機における鋳片の曲げ矯正時に窒化物が析出し、鋳片に割れが発生することがある。このような窒化物に起因する鋳片の割れの発生を抑制するため、N含有量の上限は、好ましくは0.01%以下であり、より好ましくは0.007%である。しかし、過度にN含有量を低減することは鋼の精錬コストの増加を招くため、N含有量の下限は、好ましくは0.001%以上であり、より好ましくは0.003%以上である。
[N: 0.01% or less]
N is an element that forms nitrides in steel. If the N content in the steel is excessive, nitrides may precipitate during bending straightening of the slab in a curved continuous casting machine, and cracks may occur in the slab. The upper limit of the N content is preferably 0.01% or less, more preferably 0.007%, in order to suppress the occurrence of cracks in the slab caused by such nitrides. However, excessively reducing the N content causes an increase in steel refining costs, so the lower limit of the N content is preferably 0.001% or more, more preferably 0.003% or more.

[O:0.0025%以下]
Oは、鋼中で酸化物を形成する元素である。鋼中で酸化物が凝集して粗大化すると、鋼板の延性が低下する。そのため、O含有量の上限は、0.0025%以下が好ましい。Oは少ないことが好ましいが、過度にO含有量を低減することは技術的に困難であるため、Oを0.0001%以上含有することは許容される。
[O: 0.0025% or less]
O is an element that forms oxides in steel. Agglomeration and coarsening of oxides in steel reduces the ductility of the steel sheet. Therefore, the upper limit of the O content is preferably 0.0025% or less. It is preferable that the amount of O is small, but since it is technically difficult to reduce the O content excessively, an O content of 0.0001% or more is acceptable.

[その他の元素]
本実施形態に係る高炭素鋼板の製造方法に適用する鋼板の溶製原料としてスクラップを用いた場合、Sn、Sb、As、Zn、Zr等の元素が不可避的不純物として混入する。本実施形態では、本実施形態に係る製造方法で製造された高炭素鋼板の特性を阻害しない範囲で、これらの元素の混入を許容する。Sn、Sb、As、Zn、Zr以外の元素についても同様である。
[Other elements]
When scrap is used as a raw material for melting a steel sheet applied to the method for manufacturing a high-carbon steel sheet according to the present embodiment, elements such as Sn, Sb, As, Zn, and Zr are mixed as unavoidable impurities. In the present embodiment, these elements are allowed to be mixed within a range that does not impair the properties of the high-carbon steel sheet manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment. The same applies to elements other than Sn, Sb, As, Zn and Zr.

(高炭素鋼板の製造方法)
本発明の実施形態に係る高炭素鋼板の製造方法について説明する。本実施形態に係る高炭素鋼板の製造方法は、素材鋼板を均熱保持する工程と、均熱保持後の鋼板を冷却する工程とを有する焼鈍工程を含んでいれば、その他の工程については鋼板の製造において一般的な工程とすることができる。
(Manufacturing method of high-carbon steel sheet)
A method for manufacturing a high-carbon steel sheet according to an embodiment of the present invention will be described. If the method for manufacturing a high-carbon steel sheet according to the present embodiment includes an annealing step having a step of soaking and holding the material steel sheet and a step of cooling the steel sheet after soaking and holding, the other steps are can be a common process in the manufacture of

焼鈍工程に供する素材鋼板は、焼鈍工程を経た後のC含有量が0.70~1.10%となるものであればどのようなものであってもよく、例えば以下の工程によって製造された熱延鋼板を使用することができる。 The material steel sheet to be subjected to the annealing process may be any material as long as the C content after the annealing process is 0.70 to 1.10%. Hot-rolled steel can be used.

(鋳造工程および熱間圧延工程)
まず、上記成分組成を有する圧延用の鋼材(スラブ)を作製する。スラブは既知の任意の方法により準備することができる。スラブの作製方法としては、例えば、上記成分組成を有する鋼を溶製し、造塊または連続鋳造により、スラブを作製する方法が適用できる。必要に応じて、造塊または連続鋳造により得た鋳造材を分塊圧延してスラブを得てもよい。
(Casting process and hot rolling process)
First, a steel material (slab) for rolling having the above composition is produced. The slab can be prepared by any known method. As a method for producing a slab, for example, a method of producing a slab by melting steel having the above composition and performing ingot casting or continuous casting can be applied. If necessary, a cast material obtained by ingot casting or continuous casting may be bloomed to obtain a slab.

得られたスラブは好ましくは1200~1350℃に加熱し、熱間圧延に供する。加熱温度が1350℃を超えると、加熱工程においてスラブの表面およびその近傍における脱炭(脱C)が顕著となり、得られる鋼板では表面の焼入れ性が劣化する。加熱温度が1200℃未満では、スラブの圧延時の変形抵抗が大きくなり、圧延設備の負荷が増加する。スラブの加熱温度の下限はより好ましくは1225℃以上であり、上限はより好ましくは1325℃である。 The slab obtained is preferably heated to 1200-1350° C. and subjected to hot rolling. If the heating temperature exceeds 1350° C., decarburization (deC) of the surface of the slab and its vicinity becomes significant in the heating process, and the hardenability of the surface of the obtained steel sheet deteriorates. If the heating temperature is less than 1200° C., the deformation resistance during rolling of the slab increases and the load on the rolling equipment increases. The lower limit of the slab heating temperature is more preferably 1225°C or higher, and the upper limit is more preferably 1325°C.

熱間圧延の終了温度(以下「熱延終了温度」という。)の下限は、鋼板の生産性や板厚の精度の観点に加え、表面疵の観点から、好ましくは830℃以上である。熱延終了温度が830℃未満であると、焼付による鋼板表面の疵が多発する。一方、熱延終了温度が910℃を超えると、熱間圧延で形成されたスケールに起因する疵の発生頻度が高くなり、製品歩留りが低下し、コストが上昇する。そのため、熱延終了温度の上限は、好ましくは910℃である。 The lower limit of the finish temperature of hot rolling (hereinafter referred to as “hot rolling finish temperature”) is preferably 830° C. or higher from the viewpoint of surface defects in addition to the productivity and thickness accuracy of the steel sheet. If the hot-rolling finish temperature is lower than 830°C, many defects on the surface of the steel sheet due to seizure occur. On the other hand, if the hot-rolling finish temperature exceeds 910° C., the frequency of defects due to scale formed by hot rolling increases, the product yield decreases, and the cost increases. Therefore, the upper limit of the hot rolling end temperature is preferably 910°C.

熱間圧延後の熱延鋼板の巻取温度は、好ましくは400~700℃である。巻取温度が400℃未満であると、一部にマルテンサイト変態が生じて鋼板の強度が過度に上昇し、その後の工程で鋼板が破断するリスクが高くなる。一方、巻取温度が700℃を超えると、スケールが厚くなり、鋼板の酸洗性が低下する。熱間圧延後、酸洗工程にてスケールを除去し、素材鋼板とする。素材鋼板は、どのような状態でもよく、巻き取ってコイルとしてもよい。 The coiling temperature of the hot rolled steel sheet after hot rolling is preferably 400 to 700°C. If the coiling temperature is lower than 400° C., martensite transformation occurs in a part of the steel sheet, excessively increasing the strength of the steel sheet, and increasing the risk of breaking the steel sheet in subsequent steps. On the other hand, if the coiling temperature exceeds 700° C., the scale becomes thicker and the pickling property of the steel sheet deteriorates. After hot rolling, scales are removed in a pickling process to obtain a material steel sheet. The material steel plate may be in any state, and may be wound into a coil.

(焼鈍工程)
鋼板の製造工程のうち、焼鈍工程は、通常、素材鋼板を加熱する工程、素材鋼板を均熱保持する工程、および均熱保持後の鋼板を冷却する工程を有する。本実施形態に係る高炭素鋼板の製造方法では、焼鈍工程のうち、素材鋼板を均熱保持する工程と、均熱保持後の鋼板を均熱保持した温度からAc-50℃までの温度域において冷却する工程に特徴を有する。
(annealing process)
Among steel sheet manufacturing processes, an annealing process usually includes a process of heating a material steel sheet, a process of soaking and holding the material steel sheet, and a process of cooling the steel sheet after soaking and holding. In the method for manufacturing a high-carbon steel sheet according to the present embodiment, in the annealing process, the step of soaking and holding the material steel sheet, and the temperature range from the temperature at which the steel sheet after soaking and holding to Ac 1 -50 ° C. It is characterized by the step of cooling in

焼鈍工程では、通常、水素、窒素またはそれらの混合雰囲気で焼鈍されるが、雰囲気の組成については特に限定しない。 In the annealing step, annealing is usually performed in an atmosphere of hydrogen, nitrogen, or a mixture thereof, but the composition of the atmosphere is not particularly limited.

また、焼鈍工程に使用する炉の形式も特に限定しない。例えばベル型炉等の形式のバッチ焼鈍炉を使用できる。 Also, the type of furnace used in the annealing process is not particularly limited. Batch annealing furnaces in the form of, for example, bell furnaces can be used.

(加熱)
まず、素材鋼板を加熱する。本実施形態に係る高炭素鋼板の製造方法では、焼鈍工程において均熱保持の前に行われる鋼板の加熱速度については、特に規定しない。しかし、バッチ焼鈍炉を使用してコイルを加熱する場合、加熱速度が大きすぎると、コイル表面からコイル内部への熱伝導が加熱速度に追いつかず、コイルの高温部と低温部との温度差が大きくなり、焼鈍むらおよびこれに起因する鋼板の硬さ(軟質化)のむらが生じるおそれがある。そのため、バッチ焼鈍炉を使用してコイルを加熱する場合、加熱速度の上限は、好ましくは100℃/h以下である。一方、加熱速度が小さすぎると生産性の低下が大きいため、加熱速度の下限は、好ましくは10℃/h以上である。
(heating)
First, the material steel plate is heated. In the method for manufacturing a high-carbon steel sheet according to the present embodiment, the heating rate of the steel sheet before soaking and holding in the annealing step is not particularly specified. However, when heating the coil using a batch annealing furnace, if the heating rate is too high, the heat conduction from the coil surface to the inside of the coil cannot keep up with the heating rate, and the temperature difference between the high temperature part and the low temperature part of the coil increases. This may cause uneven annealing and the resulting uneven hardness (softening) of the steel sheet. Therefore, when heating the coil using a batch annealing furnace, the upper limit of the heating rate is preferably 100° C./h or less. On the other hand, if the heating rate is too low, the productivity will decrease significantly, so the lower limit of the heating rate is preferably 10° C./h or more.

(均熱保持)
本実施形態に係る高炭素鋼板の製造方法において、素材鋼板を均熱保持する工程では、加熱後の素材鋼板をAc~Ac+60℃の温度範囲で、5~40時間保持する。均熱保持する温度(以下「均熱保持温度」という。)をAc未満とした場合、および均熱保持温度をAc+60℃以下とし且つ均熱保持する時間(以下「均熱保持時間」という。)を5時間未満とした場合には、パーライトが残存した組織またはセメンタイトが球状化した球状炭化物の成長が不足して球状炭化物が微細に分散した組織となるため、鋼板の軟質化が不十分となる。均熱保持温度をAc+60℃を超える温度とした場合、および均熱保持温度をAc以上とし且つ均熱保持時間を40時間を超える時間とした場合、炭化物の鋼中への溶解が進行し、オーステナイト相への逆変態が過度に進行し、その後の冷却でパーライト(再生パーライト)が生成して、鋼板の軟質化が不十分となる。また、均熱保持時間を、40時間を超える時間とした場合、鋼板の生産性が低下する。
(Keeping uniform heat)
In the method for manufacturing a high-carbon steel sheet according to the present embodiment, in the step of soaking and holding the material steel sheet, the material steel sheet after heating is held in a temperature range of Ac 1 to Ac 1 +60° C. for 5 to 40 hours. When the temperature for soaking (hereinafter referred to as "soaking temperature") is less than Ac 1 , and when the soaking temperature is Ac 1 + 60 ° C. or less and the time for soaking (hereinafter "soaking time") ) is less than 5 hours, the growth of the structure in which pearlite remains or the spheroidal carbide in which cementite is spheroidized is insufficient, resulting in a structure in which the spheroidal carbide is finely dispersed, so that the steel sheet is not softened. be enough. When the soaking temperature exceeds Ac 1 +60 ° C., and when the soaking temperature is Ac 1 or higher and the soaking time exceeds 40 hours, the dissolution of carbides in the steel progresses. However, the reverse transformation to the austenite phase proceeds excessively, pearlite (regenerated pearlite) is generated in subsequent cooling, and the softening of the steel sheet becomes insufficient. Moreover, when the soaking time is set to a time exceeding 40 hours, the productivity of the steel sheet is lowered.

Acは、下記式(1)から算出することができる。式(1)において(%元素記号)は、鋼中の当該元素記号に対応する元素の含有量(質量%)である。
Ac(℃)=723-10.7(%Mn)-16.9(%Ni)+29.1(%Si)+16.9(%Cr) …(1)
Ac 1 can be calculated from the following formula (1). In the formula (1), (% elemental symbol) is the content (% by mass) of the element corresponding to the elemental symbol in the steel.
Ac 1 (° C.)=723−10.7(%Mn)−16.9(%Ni)+29.1(%Si)+16.9(%Cr) (1)

バッチ焼鈍炉でコイルの焼鈍を行った場合、コイルの表面およびその近傍(以下「表面近傍」という。)では高温、コイルの内部では低温となり、温度差(温度分布)が生じる。本実施形態では、コイルの高温部と低温部の両方が上記温度範囲に含まれるように、焼鈍炉内部の温度分布を制御することが望ましい。コイル内の温度分布の求め方としては、コイルの各部位に熱電対を挿入して実測する方法、および数値シミュレーションにより算出する方法がある。 When a coil is annealed in a batch annealing furnace, the surface of the coil and the vicinity thereof (hereinafter referred to as "near the surface") are high in temperature and the inside of the coil is low in temperature, resulting in a temperature difference (temperature distribution). In this embodiment, it is desirable to control the temperature distribution inside the annealing furnace so that both the high temperature portion and the low temperature portion of the coil are included in the above temperature range. As a method of obtaining the temperature distribution in the coil, there are a method of actually measuring by inserting a thermocouple into each part of the coil, and a method of calculating by numerical simulation.

(冷却)
本実施形態に係る高炭素鋼板の製造方法において、均熱保持後の鋼板を均熱保持した温度からAc-50℃までの温度域(以下「初期冷却温度域」という。)で冷却する工程は、以下の条件で行う。初期冷却温度域のうち、少なくともAc-5℃からAc-10℃までの温度域を「徐冷温度域」とする。徐冷温度域では、冷却速度を3℃/h以下とする。これにより、球状炭化物が十分に成長し、軟質化した鋼板を得ることができる。
(cooling)
In the method for manufacturing a high-carbon steel sheet according to the present embodiment, the step of cooling the steel sheet after soaking and holding in a temperature range from the temperature at which the soaking and holding is performed to Ac 1 -50 ° C. (hereinafter referred to as "initial cooling temperature range"). is performed under the following conditions. In the initial cooling temperature range, the temperature range from at least Ac 1 -5°C to Ac 1 -10°C is defined as the "slow cooling temperature range". In the slow cooling temperature range, the cooling rate is set to 3° C./h or less. As a result, the spheroidal carbides grow sufficiently to obtain a softened steel sheet.

徐冷温度域での冷却速度が3℃/hを超えると、冷却時にパーライトが生成するため鋼板を軟質化することができない。徐冷温度域での冷却速度の上限は、好ましくは2.0℃/h以下であり、より好ましくは1.5℃/h以下である。徐冷温度域での冷却速度の下限は、好ましくは0.5℃/h以上であり、より好ましくは0.8℃/h以上である。 If the cooling rate in the slow cooling temperature range exceeds 3°C/h, the steel sheet cannot be softened because pearlite is formed during cooling. The upper limit of the cooling rate in the slow cooling temperature range is preferably 2.0° C./h or less, more preferably 1.5° C./h or less. The lower limit of the cooling rate in the slow cooling temperature range is preferably 0.5° C./h or more, more preferably 0.8° C./h or more.

徐冷温度域は、初期冷却温度域内でAc-5℃からAc-10℃までの温度域を含むものであれば、Ac-5℃からAc-10℃までの温度域よりも広くてもよい。生産性の観点から、徐冷温度域の上限は、好ましくはAc+40℃であり、より好ましくはAc+20℃であり、さらに好ましくはAc+10℃である。徐冷温度域の下限は、好ましくはAc-40℃であり、より好ましくはAc-30℃であり、さらに好ましくはAc-20℃である。 If the slow cooling temperature range includes the temperature range from Ac 1 -5 ° C. to Ac 1 -10 ° C. within the initial cooling temperature range, it is higher than the temperature range from Ac 1 -5 ° C. to Ac 1 -10 ° C. It can be wide. From the viewpoint of productivity, the upper limit of the slow cooling temperature range is preferably Ac 1 +40°C, more preferably Ac 1 +20°C, and even more preferably Ac 1 +10°C. The lower limit of the slow cooling temperature range is preferably Ac 1 -40°C, more preferably Ac 1 -30°C, still more preferably Ac 1 -20°C.

初期冷却温度域のうち、徐冷温度域以外は冷却速度を5~15℃/hとする。初期冷却温度域のうち徐冷温度域以外の冷却速度が5℃/h未満では、冷却に長時間が必要であり、生産性が低下し、徐冷温度域以外の冷却速度が、15℃/hを超えると球状炭化物の成長が不十分となり、鋼板を軟質化することができない。初期冷却温度域のうち徐冷温度域以外の冷却速度の上限は好ましくは13℃/h以下であり、下限は好ましくは7℃/h以上である。 In the initial cooling temperature range, the cooling rate is set at 5 to 15° C./h except for the slow cooling temperature range. If the cooling rate in the initial cooling temperature range other than the slow cooling temperature range is less than 5 ° C./h, a long time is required for cooling, productivity decreases, and the cooling rate outside the slow cooling temperature range is 15 ° C./h. If h is exceeded, the growth of spheroidal carbide becomes insufficient and the steel sheet cannot be softened. The upper limit of the cooling rate in the initial cooling temperature range other than the slow cooling temperature range is preferably 13° C./h or less, and the lower limit is preferably 7° C./h or more.

初期冷却温度域(均熱保持した温度からAc-50℃まで)での鋼板の冷却に要する冷却時間の合計は、生産性の観点から40時間以内であることが好ましい。 The total cooling time required for cooling the steel sheet in the initial cooling temperature range (from the soaked temperature to Ac 1 -50°C) is preferably within 40 hours from the viewpoint of productivity.

コイルを冷却中のバッチ焼鈍炉内では、コイルのうち雰囲気に直接接している部分が最も早く冷却される。コイルの内部は、均熱時にはコイルの表面近傍に比べて低温であるが、冷却時にはコイルの表面近傍が冷えてから遅れて冷却される。 In a batch annealing furnace during coil cooling, the portion of the coil that is in direct contact with the atmosphere cools the fastest. The inside of the coil is at a lower temperature than the vicinity of the surface of the coil during soaking, but is cooled after the vicinity of the surface of the coil cools during cooling.

均熱保持時においてコイルの高温部と低温部とが生じていても、冷却時には、高温部と低温部のいずれも徐冷温度域を必ず通過する。そのため、その徐冷温度域の通過時の冷却速度が3℃/h以下で、初期冷却温度域のうち徐冷温度域以外は冷却速度が5~15℃/hとなるように制御する。 Even if a high-temperature portion and a low-temperature portion are generated in the coil during uniform heating, both the high-temperature portion and the low-temperature portion inevitably pass through the slow cooling temperature region during cooling. Therefore, the cooling rate is controlled to be 3° C./h or less when passing through the slow cooling temperature range, and the cooling rate is controlled to be 5 to 15° C./h in the initial cooling temperature range other than the slow cooling temperature range.

コイルの高温部の徐冷温度域と、低温部の徐冷温度域は、それぞれAc-5℃からAc-10℃を含むものであれば、異なっていてもよい。 The slow cooling temperature range of the high temperature portion of the coil and the slow cooling temperature range of the low temperature portion may be different as long as they include Ac 1 -5°C to Ac 1 -10°C.

初期冷却温度域での冷却後は、コイルをAc-50℃以上に再昇温させることなく任意の条件で室温まで冷却する。 After cooling in the initial cooling temperature range, the coil is cooled to room temperature under arbitrary conditions without reheating to Ac 1 −50° C. or higher.

本実施形態に係る高炭素鋼板の製造方法によれば、60℃の広い均熱保持温度範囲で球状炭化物が十分に成長した組織を得ることができる。そのため、軟質化された鋼板を得ることができ、バッチ焼鈍炉を使用してコイルを焼鈍する場合でも全体を均一に軟質化することができる。また、初期冷却温度域の徐冷温度域が狭く、長時間にわたる徐冷を行う必要がないため、生産性にも優れている。本実施形態に係る高炭素鋼板の製造方法で得られた高炭素鋼板を加工することにより、寸法精度の高いクラッチやチェーン等の自動車部品、鋸刃等の刃物、ワッシャやゼンマイ等、高硬度部品を製造することができる。 According to the method for manufacturing a high-carbon steel sheet according to the present embodiment, a structure in which spherical carbides are sufficiently grown can be obtained in a wide soaking temperature range of 60°C. Therefore, a softened steel sheet can be obtained, and even when the coil is annealed using a batch annealing furnace, the whole can be uniformly softened. In addition, the slow cooling temperature range of the initial cooling temperature range is narrow, and there is no need to carry out slow cooling over a long period of time, so the productivity is excellent. By processing the high-carbon steel sheet obtained by the method for manufacturing a high-carbon steel sheet according to the present embodiment, automobile parts such as clutches and chains with high dimensional accuracy, cutlery such as saw blades, high-hardness parts such as washers and springs, etc. can be manufactured.

以下、本発明の実施例について説明するが、実施例の条件は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。 Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the conditions of the examples are one example of conditions adopted to confirm the feasibility and effect of the present invention, and the present invention is limited to this one example of conditions. not something. Various conditions can be adopted in the present invention as long as the objects of the present invention are achieved without departing from the gist of the present invention.

(試験条件)
鋼を溶製して得られたスラブを1250℃に加熱した後、熱間圧延を施し、仕上げ温度を890℃、巻取温度を620℃とし、表1に示す板厚および化学成分組成を有する熱延鋼板を得た。表1に示す化学成分組成のうち「-」と記載された元素は、鋼の溶製にあたって当該元素を添加していないことを意味する。
(Test condition)
After heating the slab obtained by melting the steel to 1250 ° C., hot rolling is performed, the finishing temperature is 890 ° C., the coiling temperature is 620 ° C., and the thickness and chemical composition shown in Table 1 are obtained. A hot-rolled steel sheet was obtained. Of the chemical compositions shown in Table 1, the elements marked with "-" mean that the elements were not added in the steel smelting process.

Figure 0007229827000001
Figure 0007229827000001

得られた熱延鋼板を、所定のサイズに切断し、酸洗して試料とした。酸洗後の試料を、雰囲気焼鈍炉を用いて表2に示す焼鈍条件(試験No.1~43)で焼鈍を行った。表2には、均熱条件として、均熱保持温度(表2では「均熱温度」)、均熱保持時間(表2では「保持時間」)および均熱保持温度と各鋼種のAcとの差(表2では「均熱-Ac」)を記載した。 The obtained hot-rolled steel sheet was cut into a predetermined size and pickled to obtain a sample. The samples after pickling were annealed under the annealing conditions shown in Table 2 (Test Nos. 1 to 43) using an atmosphere annealing furnace. Table 2 shows the soaking conditions, the soaking temperature ("soaking temperature" in Table 2), the soaking time ("holding time" in Table 2), the soaking temperature, and the Ac 1 of each steel type. difference (“soaking - Ac 1 ” in Table 2).

Figure 0007229827000002
Figure 0007229827000002

また、均熱保持温度からAc-50℃までの初期冷却温度域の冷却条件については、徐冷温度域よりも高い温度域での冷却を「冷却1」、徐冷温度域での冷却を「徐冷」、徐冷温度域よりも低い温度域での冷却を「冷却3」としてそれぞれ開始温度、終了温度および冷却速度を記載した。「徐冷」については、開始温度と終了温度のそれぞれについてAcとの差を記載した。併せて、均熱保持温度からAc-50℃までの初期冷却温度域での冷却に要した時間(表2では「冷却時間の合計」)を記載した。 In addition, regarding the cooling conditions in the initial cooling temperature range from the soaking temperature to Ac 1 -50 ° C, cooling in a temperature range higher than the slow cooling temperature range is "cooling 1", cooling in the slow cooling temperature range "Slow cooling" and cooling in a temperature range lower than the slow cooling temperature range as "Cooling 3" are described as the start temperature, end temperature and cooling rate, respectively. For "slow cooling", the difference from Ac 1 was noted for each of the start and end temperatures. In addition, the time required for cooling in the initial cooling temperature range from the soaking temperature to Ac 1 -50° C. (“total cooling time” in Table 2) is shown.

「冷却1」を行わず、均熱保持温度から「徐冷」を行った場合については、「冷却1」の各欄に「-」と記載した。また、徐冷を行わなかった比較例については、「冷却1」にまとめて開始温度、終了温度および冷却速度を記載し、「冷却3」の各欄に「-」と記載した。 When "slow cooling" was performed from the soaking temperature without performing "cooling 1", "-" was written in each column of "cooling 1". In addition, for comparative examples in which slow cooling was not performed, the start temperature, end temperature and cooling rate were collectively described in "Cooling 1", and "-" was described in each column of "Cooling 3".

比較例のうち試験No.16については、「冷却3」として雰囲気焼鈍炉内で室温まで220℃/hの冷却速度で冷却を行ったため、「炉冷(220℃/h)」と記載した。 Among the comparative examples, Test No. Regarding No. 16, it was described as "furnace cooling (220°C/h)" because it was cooled to room temperature at a cooling rate of 220°C/h in an atmosphere annealing furnace as "cooling 3".

焼鈍雰囲気は、窒素100%とした。試料については焼鈍中に温度測定を行った。温度測定は、試料に直接熱電対を取り付けることによって行った。 The annealing atmosphere was 100% nitrogen. The samples were temperature-measured during annealing. Temperature measurements were made by attaching a thermocouple directly to the sample.

(評価)
焼鈍後の試料については、ビッカース硬さを評価指標として評価した。
(evaluation)
The samples after annealing were evaluated using the Vickers hardness as an evaluation index.

(ビッカース硬さの測定方法および評価条件)
ビッカース硬さは、JIS Z 2244:2009に規定されるビッカース硬さの試験方法に準じて測定した。具体的には、焼鈍後の試料を樹脂に埋め込み、厚さ方向の断面について、荷重を5kgとして測定した。測定位置は、各試料の厚さtについて、各試料の厚さ方向の断面の深さt/2部(厚さ方向の中心部)とし、各測定位置についてn数を2としてのビッカース硬さを測定した。その2点の平均値を、当該試料のビッカース硬さ(HV)として表2に示した。
(Method for measuring Vickers hardness and evaluation conditions)
The Vickers hardness was measured according to the Vickers hardness test method specified in JIS Z 2244:2009. Specifically, the sample after annealing was embedded in resin, and the cross section in the thickness direction was measured with a load of 5 kg. The measurement position is the depth t/2 of the cross section in the thickness direction of each sample (the center in the thickness direction) for the thickness t of each sample, and the Vickers hardness where n is 2 for each measurement position was measured. The average value of the two points is shown in Table 2 as the Vickers hardness (HV) of the sample.

ビッカース硬さが170以下の場合を軟質化が十分であり合格とし、170よりも大きい場合を軟質化が不十分であり不合格とした。また、上述のように、コイルをバッチ焼鈍した場合に生じるコイル内の高温部と低温部の温度差を想定し、均熱保持温度差が30℃の範囲において、ビッカース硬さHVで170以下の硬度が確保可能かどうかも確認した。 When the Vickers hardness was 170 or less, the softening was sufficient and the sample was accepted. In addition, as described above, assuming the temperature difference between the high temperature part and the low temperature part in the coil when the coil is batch annealed, in the range of the soaking holding temperature difference of 30 ° C., the Vickers hardness HV of 170 or less It was also confirmed whether the hardness can be secured.

(考察)
表2に試験条件とともに示されるビッカース硬さHVの値から、以下のように考察される。
(Discussion)
From the values of the Vickers hardness HV shown together with the test conditions in Table 2, the following considerations can be made.

試験No.1~8、19~25、34~37、39~43は、いずれも本発明で規定する要件を満足する本発明例である。これらの結果から、本発明の高炭素鋼板の製造方法によれば、鋼種1および鋼種2のいずれにおいてもビッカース硬さを170以下とすることができることがわかる。 Test no. 1 to 8, 19 to 25, 34 to 37, and 39 to 43 are examples of the present invention that satisfy the requirements defined in the present invention. From these results, it can be seen that the Vickers hardness of both steel type 1 and steel type 2 can be made 170 or less according to the method for producing a high carbon steel sheet of the present invention.

本発明例のうち、試験No.1~5、19~22、23~25、34~37、39~43の各グループは、それぞれ均熱保持温度のみAc~Ac+50℃の範囲内で少なくとも30℃の範囲で変化させて行った。これはコイルをバッチ焼鈍した場合に当該コイルに生じる高温部と低温部の温度差を想定したものである。このうち、試験No.34~37、39~43の各グループは、それぞれ均熱後に冷却1を行わずに均熱保持温度から徐冷を行った。これらの各グループの結果から、本発明の高炭素鋼板の製造方法によれば、鋼種1および鋼種2のいずれにおいても均熱保持温度差が30℃の範囲の全体、すなわちコイル全体で170以下のビッカース硬さを確保できることがわかる。 Among the examples of the present invention, Test No. In each group of 1 to 5, 19 to 22, 23 to 25, 34 to 37, and 39 to 43, only the soaking temperature is changed within the range of Ac 1 to Ac 1 +50 ° C. within the range of at least 30 ° C. gone. This assumes a temperature difference between a high-temperature portion and a low-temperature portion that occurs in the coil when the coil is batch annealed. Of these, Test No. In each of groups 34 to 37 and 39 to 43, cooling 1 was not performed after soaking, and slow cooling was performed from the soaking holding temperature. From the results of each of these groups, according to the high-carbon steel sheet manufacturing method of the present invention, the soaking holding temperature difference is 170 or less in the entire range of 30 ° C., that is, the entire coil in both steel grade 1 and steel grade 2 It can be seen that Vickers hardness can be ensured.

また、試験No.7、8は、他の本発明例に比べて徐冷の開始温度および終了温度を10℃または20℃高くした例である。これらの結果から、徐冷温度域がずれても、Ac-5℃からAc-10℃までの温度域を含むことにより、ビッカース硬さが170以下の軟質化された鋼板が得られることがわかる。 Also, test no. Nos. 7 and 8 are examples in which the start temperature and end temperature of slow cooling were increased by 10° C. or 20° C. compared with other examples of the present invention. From these results, even if the slow cooling temperature range is shifted, a softened steel sheet with a Vickers hardness of 170 or less can be obtained by including the temperature range from Ac 1 -5 ° C. to Ac 1 -10 ° C. I understand.

試験No.9~18、26~33、38は、いずれも本発明で規定する要件を満足しない比較例である。 Test no. 9 to 18, 26 to 33, and 38 are comparative examples that do not satisfy the requirements defined in the present invention.

このうち、試験No.11~15、26~30は、初期冷却温度域での冷却において、徐冷を行わなかった例である。 Of these, Test No. 11 to 15 and 26 to 30 are examples in which slow cooling was not performed in cooling in the initial cooling temperature range.

試験No.11~15は、鋼種1の鋼板について徐冷を行わなかった。このうち、試験No.15は、均熱温度がAcに比較的近い温度であった。しかし、ビッカース硬さが170以下の軟質な鋼板を得られなかった。これは、鋼種1はCr含有量が多いため、炭化物が溶解しづらいことに加え、徐冷を行わず、冷却速度が速かったため、球状炭化物が十分に成長しなかったものと考えられる。試験No.11~14でビッカース硬さが170以下の軟質な鋼板を得ることができなかった理由は、試験No.15に比べて均熱保持温度が高温であり、かつ冷却速度が速かったため、再生パーライトが生成したものと考えられる。 Test no. In Nos. 11 to 15, slow cooling was not performed on steel grade 1 steel sheets. Of these, Test No. 15 had a soak temperature relatively close to Ac 1 . However, a soft steel sheet with a Vickers hardness of 170 or less could not be obtained. This is probably because steel type 1 has a high Cr content, so carbides are difficult to dissolve, and slow cooling was not performed and the cooling rate was high, so that spherical carbides did not grow sufficiently. Test no. The reason why it was not possible to obtain a soft steel sheet with a Vickers hardness of 170 or less in Test Nos. 11 to 14 was It is considered that the recycled pearlite was generated because the soaking temperature was higher than that of No. 15 and the cooling rate was faster.

試験No.26~30は、鋼種2の鋼板について徐冷を行わなかった。このうち、試験No.29では、徐冷を行わなくても、適切な均熱保持温度を選択することでビッカース硬さが170以下の軟質な鋼板を得ることができた。しかし、均熱保持温度が試験No.29よりも高かった試験No.26~28および試験No.29よりも低かった試験No.30では、ビッカース硬さが170以下の軟質な鋼板を得ることができなかった。 Test no. In Nos. 26 to 30, slow cooling was not performed on steel grade 2 steel sheets. Of these, Test No. In No. 29, a soft steel sheet with a Vickers hardness of 170 or less could be obtained by selecting an appropriate soaking temperature without slow cooling. However, the soaking holding temperature is the test No. Test no. 26-28 and test no. Test no. With 30, a soft steel sheet with a Vickers hardness of 170 or less could not be obtained.

試験No.9、10、16~18、31は、初期冷却温度域での冷却において、徐冷を行った例である。 Test no. 9, 10, 16 to 18, and 31 are examples in which slow cooling was performed in the cooling in the initial cooling temperature range.

試験No.9は徐冷終了温度がAc-3.0℃、試験No.10は徐冷終了温度がAc+7.0℃であり、いずれも徐冷温度域が本発明の規定を満たさず、ビッカース硬さが170以下の軟質な鋼板を得ることができなかった。これは、再生パーライトが生成したためと考えられる。 Test no. Test No. 9 has a slow cooling end temperature of Ac 1 -3.0°C. In No. 10, the slow cooling end temperature was Ac 1 +7.0° C., the slow cooling temperature range did not satisfy the stipulations of the present invention, and a soft steel sheet with a Vickers hardness of 170 or less could not be obtained. This is considered to be due to the generation of recycled perlite.

試験No.16は、初期冷却温度域の冷却において、徐冷温度域以外の冷却速度が15℃/hを超え、本発明の規定を満たさず、ビッカース硬さが170以下の軟質な鋼板を得ることができなかった。これは、再生パーライトが生成したためと考えられる。 Test no. In No. 16, in cooling in the initial cooling temperature range, the cooling rate outside the slow cooling temperature range exceeds 15 ° C./h, does not satisfy the provisions of the present invention, and a soft steel sheet with a Vickers hardness of 170 or less can be obtained. I didn't. This is considered to be due to the generation of recycled perlite.

試験No.17は均熱保持時間が5時間より短く、試験No.18、31は均熱保持温度がAcより低く、いずれも本発明の規定を満たさず、ビッカース硬さが170以下の軟質な鋼板を得ることができなかった。これは、球状炭化物の成長が十分ではなく、球状炭化物が微細に分散した組織となったためと考えられる。 Test no. Test No. 17 has a soaking holding time of less than 5 hours. In Nos. 18 and 31, the soaking temperature was lower than Ac 1 , neither satisfied the requirements of the present invention, and a soft steel sheet with a Vickers hardness of 170 or less could not be obtained. This is probably because the spheroidal carbide did not grow sufficiently, resulting in a structure in which the spheroidal carbide was finely dispersed.

試験No.32、33は鋼種1の鋼板について、試験No.38、39は鋼種2の鋼板について、それぞれ均熱後に冷却1を行わずに均熱保持温度から徐冷を行った例である。試験No.32、33、38、39はいずれも均熱保持温度がAcより低く、本発明の規定を満たさず、特に試験No.32、33、38はビッカース硬さが170以下の軟質な鋼板を得ることができなかった。 Test no. 32 and 33 are test No. 1 steel plates. Reference numerals 38 and 39 are examples in which the steel plate of steel grade 2 was slowly cooled from the soaking holding temperature without performing cooling 1 after soaking. Test no. All of Nos. 32, 33, 38 and 39 have soaking holding temperatures lower than Ac 1 and do not meet the requirements of the present invention. In Nos. 32, 33 and 38, a soft steel sheet having a Vickers hardness of 170 or less could not be obtained.

Claims (1)

C含有量が0.70質量%~1.10質量%である高炭素鋼板の製造方法であって、
素材鋼板を、Ac以上Ac+60℃以下の温度範囲で5~40時間均熱保持する工程と、
均熱保持後の鋼板を、均熱保持した温度からAc-50℃までの温度域において冷却する工程と、を有する焼鈍工程を含み、
前記鋼板を冷却する工程において、均熱保持した温度からAc-50℃までの温度域のうち、少なくともAc-5℃からAc-10℃までの温度域を3℃/h以下の速度で徐冷し、前記徐冷する温度域以外の温度域を5~15℃/hの速度で冷却し、
前記徐冷する温度域以外の温度域は、少なくともAc -40℃からAc -50℃までの温度域を含む、高炭素鋼板の製造方法。
A method for producing a high-carbon steel sheet having a C content of 0.70% by mass to 1.10% by mass,
A step of soaking and holding the material steel plate in a temperature range of Ac 1 or more and Ac 1 +60 ° C. or less for 5 to 40 hours;
cooling the steel plate after soaking in a temperature range from the soaking temperature to Ac 1 -50 ° C.,
In the step of cooling the steel sheet, in the temperature range from the soaked temperature to Ac 1 -50 ° C., at least the temperature range from Ac 1 -5 ° C. to Ac 1 -10 ° C. at a rate of 3 ° C./h or less and slowly cooling the temperature range other than the temperature range to be slowly cooled at a rate of 5 to 15 ° C./h,
A method for producing a high-carbon steel sheet , wherein the temperature range other than the slow cooling temperature range includes at least a temperature range from Ac 1 -40°C to Ac 1 -50°C.
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