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JPS59126720A - 鋼材の直接球状化処理方法 - Google Patents

鋼材の直接球状化処理方法

Info

Publication number
JPS59126720A
JPS59126720A JP173083A JP173083A JPS59126720A JP S59126720 A JPS59126720 A JP S59126720A JP 173083 A JP173083 A JP 173083A JP 173083 A JP173083 A JP 173083A JP S59126720 A JPS59126720 A JP S59126720A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel material
temperature
temp
spheroidization
transformation point
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP173083A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuhisa Tabata
田畑 綽久
Kimio Mine
峰 公雄
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.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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 Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP173083A priority Critical patent/JPS59126720A/ja
Publication of JPS59126720A publication Critical patent/JPS59126720A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • C21D1/32Soft annealing, e.g. spheroidising

Landscapes

  • 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)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は、鋼材なかでも線材、棒鋼の直接球状化処理
方法に関し、とくに熱間圧延ままで各種冷間加工を可能
として、従来線拐、棒鋼において不可欠とされた2次加
工工程における球状化腕力まし処理を省略し、工程の簡
易化および省エネルギー化を実現した鋼材の新しい製造
方法を提供するものでおる。
(従来技術) 通常熱間圧延された中、高炭素鋼あるいは合金鋼の線材
、棒鋼は、2次及び8次加工工程において伸線や冷間鍛
造工程力どを経て各種ボルト、ナツトt’hかの種々の
機械用部品類に加工される。
この際熱間圧延にてベイナイト、網状セメンタイト、層
状パーライト組織を呈するので、そのままでは冷間加工
性が悪く、強度の加工を施こすことができず、また焼入
工程において変形や割れが発生しやすく、材質的にもも
ろく彦る。
そこで通常は、これらの欠点を改良する目的でセメンタ
イトを安定な球状化セメンタイトにする、いわゆる球状
化腕なましが行われる。球状化焼彦ましには種々の方法
が開発実用化されているが、いずれの方式も長時間の高
温加熱と精@な温度制御を必要とする。
したがってこの工程は一般に高価な熱処理設備を要する
上、長時間にわたる温度管理のため生産性を高めること
が困難力ばかりか、甚しく熱エネルギーを消費して、コ
スト低減の太き々ネックと・なっている。
まだ熱処理中に脱炭やスケールの生成も多く、表面肌荒
れないし、後工程における酸洗時間の増加力ど、材質上
、コスト上の問題が多い。
(発明の動機) かかる点から発明者らは、熱間圧延条件と冷却条件の詳
細が研究を行ったところ、特定の熱間圧延条件と冷却条
件の組合せにより、通常の球状化焼なましと同等の特性
を有する線材、棒鋼を熱間圧延のままで有利に得ること
ができる方法を見出したのである。
(発明の構成) すなわち線材、棒鋼の熱間圧延についてあまた実験と検
討を重ねた試行錯誤の果て、仕上げ圧延を、lr□変態
点温度からそれよシ50℃を下まわらぬ温度までの間の
温度領域にて、連続的に全圧下率80%以上の条件で行
い、その加工熱によυAC変態点温度以上、AC8変態
点温度以下の範囲の仕上げ温度とした後、徐冷すること
により上記特性が有利に実現され得ることを究明した。
この発明においては仕上げ圧延をAr、変態点温lから
それより50℃を下甘わら些温度1ですなわちAr□点
以下、(Ar□−50℃)以上の温度域から開始し、連
続的に全圧下率80%以上で圧延を行い、加工熱により
仕上げ温度がAO工点点以上Ac8点以下に力る様にす
ることがまず必要であり、この理由は以下のとおりであ
る。
常法により、熱間圧延された線材、棒鋼はlr工変態点
温度以下の温度にすることによシバ−ライト組織となる
。この状態において圧延が付与されると、パーライトを
構成しているセメンタイト板は、加工歪により分断され
る。また過共析鋼ではパーライト組織及び粒界に折用し
た網状セメンタイトも同様に分断される。同時にフェラ
イト相、パーライト相自体も加工を受け、転位密度の上
昇及び界面エネルギーの上昇を起こす。
すなわち微細に分断されたセメンタイトは高い界面エネ
ルギーを持つとともに、分断されているため自己凝集が
容易である。
さらに連続的に圧延を行うことにより加工熱の・放散が
少なく、材料の温度は上昇するとともにセメンタイ)[
の分断及び加工歪の蓄積が著しく進行する。このために
炭素原子の拡散速度が圧延を付与し々い場合と比較して
格段に速くなる。
通常パーライト組織をAC□点以上、 Ac8点以下の
範囲に再加熱することによって、板状セメンタイトの一
部が溶解し分断されるが、とくに加工熱によりACC点
点以上 108点以下の範囲に材料温度を上昇させる操
作は加工歪の相乗効果により、セメンタイト板の溶解、
分断の頻度を飛躍的に増大させるとともに炭素原子の拡
散速度の上昇によって、セメンタイトの自己凝集力が著
しく高まることが見出された。
ここにセメンタイト核の形態が著しく微細かつ均一であ
るために、従来の球状化焼なまし法では達成し得ないよ
う力均一性を生じることも見出された。
Ar、点以下であれば圧延開始温度は、それが過度に低
すぎて変形抵抗が著大となシ、圧延機の負荷、ひいては
生産性の面で不利に彦らぬ限り、上記セメンタイト板の
分断及び歪エネルギーの蓄積は、低温はど多くなること
を考慮して、圧延温度の下限を(Ar□−50℃)とし
た。
次にAr、点以下、(Ar□−50℃)以上の温度領域
において連続的に全圧下率80%以上で圧延を付与する
理由については次のとおりである。
第1図は、Q O,85%、Si0.22%、Mn0.
75% 、 p 0.010%、 So、008%、 
Or 1.02%、 MOo、20%を含有する組成の
鋼を常法にて熱間圧延し、仕上げ圧延段階でAr□点以
下、(Ar□−50℃)以上の範囲の温度である670
℃より圧下率を変え、加工熱により線材温度がAC点以
上、AC8点以下になる様、連続的に圧延した後、徐冷
した時のセメンタイトの球状化率と690〜750℃間
での圧下率との関係を示したものである。
なお球状化の程度は、JIS −G 8589で示され
る球状化組織試験に準拠して評価した。
同図より明らかなように全圧下率が80%を越えると球
状化が著しく促進されることがわかる。
す彦わち、セメンタイト板を微細に分断し、フエ・ライ
ト相及びパーライト相に加工歪を十分に蓄積するために
は、連続的に全圧下率80%以上が必要である。
また加工による発熱計は全圧下率に多くを依存する。し
たがってこの発明の構成璧件である仕上温度をAC,点
板上、108点以下の範囲にするには、圧延途上におけ
る熱放散を極力抑えるとともに、発熱社を増加する必要
があるが、この要件を通常の線相又は棒鋼圧延で達成す
るに必要な圧下率の下限が80%である。
次に仕上温度をAC,点板上、108点以下の範囲に限
定する理由は、AO工点点以下はセメンタイト板の分断
は十分に進行するが溶解が不十分となることと、炭素原
子の拡散速度が高まらないため、AC□C星点にする必
要がある。
しかしAc8点以上になると、完全にオーステナイト化
し、球状化の核となるセメンタイトが消失してしまい、
逆に球状化が困難と力ることから108点以下にする必
要がある。
以上のようにして、微細に、かつ均一に分散し・たセメ
ンタイト核は通常の暁々まし方法と比較して高い界面エ
ネルギーと加工による炭素原子の拡散速度の著しい上昇
のために自己凝集力が格段に高まり、仕上圧延段階です
でにかカシ球状化が進行する。
この状態を経て徐冷されていく過程でセメンタイト核は
急速に成長し、球状化は急速に進行するわけである。
この発明では、球状化の推進に加工歪エネルギーが中心
的役割をはだすことから、圧延条件を上記のように設定
することにより、セメンタイトの形態を制御し得るので
ある。
もちろんこの発明では鋼の化学組成を特に限定するもの
ではないが、所期の目的に最も好ましい鋼は、機械構造
用炭素鋼、機械構造用合金鋼、肌焼鋼、軸受鋼などであ
る。
(実施例) 以下この発明の実施例について説明する。表1に示す化
学成分の鋼(A) 、 (B) t−常法により溶製し
、最終線径がl Ornmφに々る壕で、表2に示す条
件にてとくに仕上げ温度750’Cと力る様に連続圧延
を行った後、徐冷を行った。表2にこれら熱間圧延材の
球状化状態を示す。力お表2には参考例として従来法に
よる球状化焼なまし処理を行った場合の例を掲げた。
表  1 (℃) 表  2 *1 : 710℃X 8 hr −+ 20℃/hr
 −+ 650 ℃X 4hr、−+空冷*2 : 7
40℃X8hr−+20℃/ hr−+ 650 ℃X
 6t1r、−)空冷球状化の程度の測定及び表示法は
JIS −08589の球状化組織試験に準拠した。
表2において供試材A1および/I62は、圧下率が8
0%に満た力いときの比較例であシ、いずれの場合も球
状化はわずかじか進行していない。
また供試材45.A6,49及びAIOは従来法による
球状化部なまし処理された参考例であり、その条件によ
って球状化の程度は異なるものの、いずれの場合も熱処
理に極めて長時間を必要とする。
これに対して、この発明に従う供試材屋8゜Ji 4 
、 A 7及び扁8はいずれも球状化が著しく進行し、
゛圧下率が80%及び60%の各場合とも従来法の球状
化部がまし材と全く同等の球状化を示す。
この発明を上側で線材、棒鋼に適用した場合を説明した
が、これ以外にもたとえば熱延材、厚鋼板などで球状化
処理の必要な鋼種に広く適用できるものである。
したがってこの発明によれば従来法のような長゛時間の
熱処理を必要とせずして熱間圧延の際に球状化を行うこ
とが可能となシ、省エネルギー効果、生産性及び経済性
の向上に大きな寄与をするばかりでなく、材質上の向上
にも大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は690〜750℃間での圧下率とセメンタイト
の球状化率との関係を示すグラフである。 特許出願人   川崎製鉄株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. L 鋼材の熱間圧延に際し、Ar□変態点温度からそれ
    より50℃を下まわる程、低く力い温度までの間の温間
    領域にて連続的に全圧下率80%以上の条件で、仕上げ
    圧延を行いその加工熱によ、QAC変態点温度以上、A
    c8変態点温度以下の範囲の仕上げ温度とした後、徐冷
    ′することを特徴とする鋼材の直接球状化処理方法。
JP173083A 1983-01-11 1983-01-11 鋼材の直接球状化処理方法 Pending JPS59126720A (ja)

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