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JPH0717944B2 - バネ特性のすぐれたベイナイト鋼板の製造法 - Google Patents

バネ特性のすぐれたベイナイト鋼板の製造法

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Publication number
JPH0717944B2
JPH0717944B2 JP61266735A JP26673586A JPH0717944B2 JP H0717944 B2 JPH0717944 B2 JP H0717944B2 JP 61266735 A JP61266735 A JP 61266735A JP 26673586 A JP26673586 A JP 26673586A JP H0717944 B2 JPH0717944 B2 JP H0717944B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bainite
steel
temperature
steel sheet
less
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP61266735A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63121621A (ja
Inventor
煕久 大浜
研一 篠田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nisshin Steel Co Ltd filed Critical Nisshin Steel Co Ltd
Priority to JP61266735A priority Critical patent/JPH0717944B2/ja
Publication of JPS63121621A publication Critical patent/JPS63121621A/ja
Publication of JPH0717944B2 publication Critical patent/JPH0717944B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002Heat treatment of ferrous alloys containing Cr

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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)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はベイナイト組織の100kg/mm2以上のバネ限界値
を有するバネ特性のすぐれたベイナイト鋼板の製造法に
関する。
(従来の技術とその問題点) 高炭素鋼を等温変態処理したベイナイト鋼板(帯)は耐
力が低いため、高強度であるにもかかわらず、曲げ性、
絞り性、張り出し性がすぐれ、複雑な形状に成形加工が
でき、しかも耐摩耗性などの特性も良好なので、機械構
造用部品、事務器部品、電気部品または自動車部品など
広い分野に数多く使用されている。しかし、その反面耐
力が低いのでバネ特性を特に要求される用途には適さな
い。
従ってこのような用途には焼入焼もどしをした焼入鋼帯
が使用されているが、耐力が高いので成形性も悪く、ま
た成形加工時のスプリングバックが大きく、製品形状が
出しにくいなどの欠点を有する。
一方、疲労強度がすぐれ、繰返し使用後のへたりが小さ
い帯鋼として、ピアノ線の製造に用いられているパテン
ティング→冷間引抜き→ブルーイングからなる製造技術
を利用した製造法が特開昭57−164928に開示されてい
る。
しかし、この製法で高強度化を計るためにはパテンティ
ング処理後、50〜80%の高冷間加工率で加工硬化するこ
とが必要で、このため成形性が悪く、また機械的性質の
異方性が大きくなる等の問題が存在する。
本発明の目的は、良好な冷間成形性を確保し、かつ高強
度でバネ特性のすぐれた鋼板(帯)を製造する方法を提
供することである。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは前述の点に鑑み鋭意研究の結果、鋼組成と
等温変態処理条件、冷間加工率および再加熱条件を限定
することにより、上述の従来技術の問題点を解決する知
見を得た。
すなわち、本発明によれば、オーステナイト化処理後、
当該成分鋼のMs点〜550℃の温度域にベイナイト焼入れ
し、金属組織をベイナイト鋼板とした鋼板を、必要なら
ば150℃以下の温度で5〜50%の圧下率で冷間圧延を施
し、その後200〜400℃に再加熱することにより、バネ特
性を著しく改善する。
(発明の構成) 本発明は重量%で、 C :0.50〜1.20%、 Si:0.5%未満、 Mn:0.30〜2.0%、 その他の不可避的不純物元素からなる鋼をオーステナイ
ト化処理した後、当該鋼のMs点〜550℃の温度域にベイ
ナイト焼入れして変態を完了させてベイナイト組織と
し、その後200〜400℃に再加熱することからなるバネ特
性の良好なベイナイト鋼板の製造法を提供する。
また本発明は重量%で、 C :0.50〜1.20%、 Si:0.5%未満、 Mn:0.30〜2.0%、 その他不可避的不純物元素からなる鋼をオーステナイト
化処理した後、当該鋼のMs点〜550℃の温度域にベイナ
イト焼入れして変態を完了させてベイナイト組織とし、
さらに、150℃以下の温度で5〜50%の圧下率で冷間圧
延を施し、その後200〜400℃に再加熱することからなる
バネ特性の良好なベイナイト鋼板の製造法を提供する。
また本発明は重量%で、 C :0.50〜1.20%、 Si:0.5%未満、 Mn:0.30〜2.0%、 Cr:0.10〜1.0%、 その他不可避的不純物元素からなる鋼板をオーステナイ
ト化処理した後、当該鋼のMs点〜550℃の温度域にベイ
ナイト焼入れして変態を完了させてベイナイト組織と
し、その後200〜400℃に再加熱することからなるバネ特
性の良好なベイナイト鋼板の製造法を提供する。
また本発明は重量%で、 C :0.50〜1.20%、 Si:0.5%未満、 Mn:0.30〜2.0%、 Cr:0.1〜1.0%、 その他不可避的不純物元素からなる鋼板をオーステナイ
ト化処理した後、当該鋼のMs点〜550℃の温度域にベイ
ナイト焼入れして変態を完了させてベイナイト組織と
し、さらに、150℃以下の温度で5〜50%の圧下率で冷
間圧延を施し、その後200〜400℃に再加熱することから
なるバネ特性の良好なベイナイト鋼板の製造法を提供す
る。
本発明における鋼組成および製造条件の限定理由を以下
に述べる。
C:Cはベイナイト鋼板のバネ限界値100kgf/mm2以上を得
るには、0.50%以上添加する必要があり、また1.20%を
越えて添加するとベイナイト処理による素材強度が高く
なり、その後の冷間圧延が困難になるので、その範囲を
0.50〜1.20%に限定した。
Si:Siは脱酸剤として添加するが、0.50%以上添加する
とB系介在物が多くなるので0.50%を未満とした。
Mn:Mnは焼入性を増す元素であり、Mnが0.30%未満ではM
s点〜550℃の温度域にベイナイト焼入れする際パーライ
トが生成しバネ限界値が低下する。また、2.0%を越え
ても添加するとベイナイト変態終了時間が大幅に増加
し、製造性が悪くなるので、0.30〜2.0%の範囲に限定
した。
Cr:Crはベイナイト化処理を容易にし、ベイナイト焼入
時のパーライト析出を抑制し、バネ限界値の低下を防止
するのに有効であり、そのためには少くとも0.1%必要
であるが、1.0%を越えて添加するとベイナイト変態終
了時間が長くなるので、1.0%以下に限定した。
不可避的不純物: 本発明鋼は不可避的不純物としてP、Sを含む。
等温変態温度: 鋼帯をオーステナイト化温度に加熱後、直ちにソルトバ
ス炉または鉛浴中で等温処理することにより、ベイナイ
ト組織が得られるが、処理温度が当該鋼のMs点温度未満
の低い温度ではマルテンサイトが生成し、続く冷間圧延
時に割れ発生のおそれがある。また、等温変態温度が55
0℃を越えるとパーライト組織となり、高強度が得られ
ないだけでなくベイナイト組織特有の良好な冷間加工性
が得られない。さらに、等温処理温度が550℃を越えて
パーライト組織となると、続く冷間圧延後の強度上昇の
程度が低く、高強度化が図られないので、等温変態温度
は当該鋼のMs点〜550℃の温度範囲に限定した。
冷間圧延: 等温変態処理後のベイナイト組織鋼材の冷間圧延は高強
度化に非常に有効で、その後の200〜400℃の温度に再加
熱することによりバネ限界値は著しく高められる。冷間
加工を行なう場合、少くとも5%の圧下率で行う必要が
あるが、しかし、冷間加工率が50%を越えると冷延時に
帯鋼エッジ部に耳ワレが発生し、また圧延機負荷の増大
など経済的な面で不利益をもたらすので冷間圧延率は5
〜50%に限定した。
また、冷間圧延することなく(冷間圧延率:0%)200〜4
00℃に再加熱することによってもバネ限界値は高くなる
ので、用途によって必要なバネ限界値が得られる冷間圧
延率を選定すればよい。
さらに、冷間圧延時の素材温度が150℃を越えて圧延す
ると、圧延中に時効が生じ、冷間圧延性も低下し、また
続く200〜400℃の加熱時に高いバネ限界値が得られない
ので、圧延中の素材温度が150℃を越えないよう限定し
た。
再加熱温度 等温変態処理後、ベイナイト組織にした鋼板およびこれ
に冷間加工を施した鋼板に200〜400℃の温度範囲に再加
熱すると歪時効硬化により強度、バネ限界値の向上が認
められ、特にバネ限界値の向上は著しい。
しかし、加熱温度が200℃未満ではその効果は小さく、
また400℃を越えるとバネ限界値は急激に低下するの
で、加熱温度は200〜400℃の温度範囲に限定した。
(発明の具体的開示) 以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
実施例1 通常の工程で製造された第1表の化学成分を有する板厚
1.0mmのSK5みがき特殊帯鋼を用い、850℃で10分間のオ
ーステナイト化処理後、ただちに500℃の温度に保持し
た鉛バス中に焼入れ、10分間保持する等温変態処理によ
りベイナイト鋼板とした。
続いて300℃に保持したマッフル炉中で10分間再加熱し
時効処理を行なった。
得られた特性値を第2表に示す。
従来のベイナイト鋼板に比べ、300℃の再加熱処理によ
り、目標とする100kgf/mm2以上のバネ限界値が得られ、
バネ限界値の大幅な向上が認められる。
さらに、等温変態処理によりベイナイト組織とした鋼板
を150〜450℃の温度範囲で30分間再加熱し時効処理をし
たときのバネ限界値の変化を第1図に示した。
再加熱温度が200〜400℃の温度範囲で目標とする100kgf
/mm2以上のバネ限界値が得られる。
実施例2 通常の工程で製造された、第3表の化学成分を有する板
厚1.0mmのSK5みがき特殊帯鋼を用い、850℃で10分間の
オーステナイト化処理後、ただちに450〜600℃の温度に
保持したソルトバス炉中に焼入れ、10分間保持する等温
変態処理を行なった。
ついで等温変態温度を変えたそれぞれの鋼帯を80℃の温
度で0.8mmに冷間圧延し、引続き300℃に保持したマッフ
ル炉中で10分間再加熱し、時効処理を行なった。
得られた特性値を第4表に示す。
冷間圧延率、再加熱条件が同じ場合、等温変態温度が低
くなるほどバネ限界値、引張強さは高くなり、良好なバ
ネ特性を示すようになる。しかし、No.6に示す等温変態
温度が600℃のパーライト組織の場合、ベイナイト組織
のものに比べ、バネ限界値はかなり低下するのが見られ
る。
実施例3 第3表の化学成分を有する板厚1.0mmのSK5みがき特殊帯
鋼を用い、850℃で10分間のオーステナイト化処理後、
ただちに450℃の温度に保持したソルトバス中に焼入
れ、10分間保持する等温変態処理を行なった。
続いてこれらの鋼を冷間圧延する際に、パス毎の素材温
度が80℃以下になるよう冷却して圧延した場合と、160
℃に保持した油槽にサンプルを加熱して圧延した場合と
の冷間圧延性を比較した。第2図にその結果を示す。80
℃以下の温度で冷延した場合は60%の冷間圧延率で帯鋼
端部に耳ワレが発生するが、160℃に加熱した場合は50
%の冷間圧延率で耳ワレが発生した。
さらに各冷間圧延温度で45%冷延したベイナイト鋼板を
引続き300℃に保持したマッフル炉で10分間再加熱後し
たときの特性を第5表に示した。160℃の温度で冷間圧
延したサンプルは冷間圧延中に時効硬化が生じ、続く再
加熱処理で過時効となりバネ限界値が低下する。
実施例4 通常の工程で製造された第6表の化学成分を有する板厚
1.0mmの各みがき特殊帯鋼を、加熱帯域、鉛バス、冷却
帯域を有する連続処理炉を用い、860℃で7分間のオー
ステナイト化処理後、450℃に保持した鉛バス中にただ
ちに焼入れ、5分間保持する等温変態処理を行ない、そ
の後室温まで急冷した。
続いてこれらの鋼をパス毎の素材温度が80℃以下になる
よう圧延油で冷却しながら20%の冷間圧延率で0.8mmの
板厚に圧延し、引続き300℃に保持したトンネル炉を用
い10分間再加熱する時効処理を行なった。
得られた特性値を第7表に示した。
本発明法のC量より低いNo.9(S35C)はばね限界値が目
標とする100kgf/mm2より低く、また、Mn、Crが本発明法
より高いNo.13(Mn鋼)、No.14(Cr鋼)は450℃、5分
間の等温変態処理ではベイナイト変態が完了せず、冷却
後マルテンサイト組織を含む2相組織となり、強度が非
常に高くなって続く冷間圧延時にエッジ部に耳ワレが発
生し冷間圧延性が大幅に悪くなるのが見られる。
さらにNo.13、No.14のMn、Cr量の高い材料を等温変態処
理で完全にベイナイト変態を完了さすためには処理時間
をNo.13(Mn鋼)では18分に、No.14(Cr鋼)では30分ま
でそれぞれ延長する必要があり、製造性は大幅に低下す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はバネ限界値に及ぼす加熱温度の影響を示す図。 第2図は冷間圧延後の硬さに及ぼす冷間圧延温度の影響
を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/04 38/38

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で, C:0.50〜1.20%, Si:0.5%未満, Mn:0.30〜2.0%, 残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼をオーステナ
    イト化処理した後,当該鋼のMs点〜550℃の温度域にベ
    イナイト焼入れして変態を完了させてベイナイト組織と
    し,その後200〜400℃に再加熱することからなるバネ特
    性のすぐれたベイナイト鋼板の製造法。
  2. 【請求項2】重量%で, C:0.50〜1.20%, Si:0.5%未満, Mn:0.30〜2.0%, 残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼をオーステナ
    イト化処理した後,当該鋼のMs点〜550℃の温度域にベ
    イナイト焼入れして変態を完了させてベイナイト組織と
    し,さらに,150℃以下の温度で5〜50%の圧下率で冷間
    圧延を施し,その後200〜400℃に再加熱することからな
    るバネ特性のすぐれたベイナイト鋼板の製造法。
  3. 【請求項3】重量%で, C:0.50〜1.20%, Si:0.5%未満, Mn:0.30〜2.0%, Cr:0.10〜1.0%, 残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼をオーステナ
    イト化処理した後,当該鋼のMs点〜550℃の温度域にベ
    イナイト焼入れして変態を完了させてベイナイト組織と
    し,その後200〜400℃に再加熱することからなるバネ特
    性のすぐれたベイナイト鋼板の製造法。
  4. 【請求項4】重量%で, C:0.50〜1.20%, Si:0.5%未満, Mn:0.30〜2.0%, Cr:0.10〜1.0%, 残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼をオーステナ
    イト化処理した後,当該鋼のMs点〜550℃の温度域にベ
    イナイト焼入れして変態を完了させてベイナイト組織と
    し,さらに,150℃以下の温度で5〜50%の圧下率で冷間
    圧延を施し,その後200〜400℃に再加熱することからな
    るバネ特性のすぐれたベイナイト鋼板の製造法。
JP61266735A 1986-11-11 1986-11-11 バネ特性のすぐれたベイナイト鋼板の製造法 Expired - Lifetime JPH0717944B2 (ja)

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