JP2003105495A

JP2003105495A - 変形能に優れた線状または棒状鋼、および機械部品

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Publication number: JP2003105495A
Application number: JP2001303584A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Momozaki; 寛百▲崎▼; Masato Shikaiso; 正人鹿礒; Masaki Shimotsusa; 正貴下津佐
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP3779584B2

Abstract

(57)【要約】【課題】球状化焼鈍処理を省略したとしても熱間圧延
のままで、変形能に優れ、鋼材自体としての強度も高い
線状または棒状鋼を提供する。【解決手段】実質的にフェライト組織を有し、圧延材
の中心〜直径／４の範囲にあるフェライト組織中のフェ
ライト粒度番号（Ａ）は７．０〜１０．０番であり、圧
延材の最表層にあるフェライト組織中のフェライト粒度
番号（Ｂ）は７．０〜１０．０番であり、且つ、前記
（Ａ）及び（Ｂ）は、０≦（Ｂ）−（Ａ）≦０．５を満足する線状または棒状鋼である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軟化熱処理を施す
ことなく熱間圧延ままでも、変形能に優れ、更には鋼材
自体の強度も高い線状または棒状鋼（以下、鋼と略記す
る場合がある）；及び、この様な鋼を用いて得られる変
形能に優れた高強度機械部品［引張強さ３５０〜５５０
Ｎ／ｍｍ²、絞り８０．０％以上、捻回値１２０回以上
（１００Ｄ換算）］に関するものである。本発明鋼は、
冷間鍛造、冷間圧造、伸線、冷間転造等の加工によっ
て、例えばボルト、ねじ、ナット、ソケット、ボールジ
ョイント、インナーチューブ、トーションバー、クラッ
チケース、ケージ、ハウジング、ハブ、カバー、ケー
ス、受座金、タペット、サドル、バルグ、インナーケー
ス、クラッチ、スリーブ、アウターレース、スプロケッ
ト、コアー、ステータ、アンビル、スパイダー、ロッカ
ーアーム、ボディー、フランジ、ドラム、継手、コネク
ター、プーリー、金具、ヨーク、口金、バルブリフタ
ー、スパークプラグ、特殊ねじ部品等の機械部品、電装
部品等（以下、機械部品で代表させる場合がある）を製
造するのに非常に有用である。

【０００２】

【従来の技術】冷間加工は、熱間加工や切削加工に比べ
て生産性が高いうえに鋼材の歩留まりも良好なことか
ら、ボルト、ねじ、ナット等の機械部品や電装部品を効
率よく製造する方法として汎用されている。

【０００３】従って、この様な冷間加工に使用される鋼
は、本質的に冷間加工性に優れていることが要求され
る。具体的には、冷間加工時の変形抵抗が低く（加工比
重が低く）、且つ変形能［延性（伸び、絞り、捻回
値）］が高いことが必要である。鋼の変形抵抗が高いと
冷間加工に使用する工具の寿命が低下してしまい、一
方、変形能が低いと冷間加工時に割れが発生し易くな
り、不良品発生の原因になる。

【０００４】従来は、圧延線材または棒鋼を酸洗いによ
り脱スケールし、皮膜処理した後、冷間引抜き加工によ
り伸線を行ってから（加工率１０〜４０％）、冷間加工
を行うという方法が一般的であった。この方法は、冷間
加工率が低く、加工荷重が低い場合には有効である。し
かしながら、鍛造部品の複雑化及び精密化への要請に応
じて、加工率を上昇させ加工荷重を高めたいときには、
上記方法は採用し難く、冷間加工用の工具寿命が短くな
ってしまうという問題がある。

【０００５】そこで、冷間加工時の加工荷重が高い場合
や、冷間加工時に割れが発生する場合には、冷間加工前
に、低温焼鈍、焼鈍、球状化焼鈍等の熱処理が実施され
ており、それにより、鋼材を軟化し、且つ延性を高めた
状態で冷間加工する方法が汎用されている。

【０００６】ところが上記熱処理には、数時間〜数十時
間の長時間にわたる熱処理を要するという問題を抱えて
いる。従って、生産性の向上や省エネルギー対策、ひい
てはコストの低減化を目的として、球状化焼鈍処理等の
熱処理の省略が可能な、冷間加工性に優れた線状または
棒状鋼の開発が切望されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであり、その目的は、球状化焼鈍処
理を省略したとしても熱間圧延のままで、冷間加工性
（特に変形能）、更には鋼材自体の強度も高い線状また
は棒状鋼；並びに、この様な線状または棒状鋼を用いて
得られる機械部品を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し得た本
発明に係る変形能に優れた線材または棒状鋼（以下、再
び鋼で代表させる場合がある）とは、実質的にフェライ
ト組織を有し、圧延材の中心〜直径／４の範囲にあるフ
ェライト組織中のフェライト粒度番号（Ａ）は７．０〜
１０．０番であり、圧延材の最表層にあるフェライト組
織中のフェライト粒度番号（Ｂ）は７．０〜１０．０番
であり、且つ、上記（Ａ）及び（Ｂ）は、０≦（Ｂ）−
（Ａ）≦０．５を満足するところに要旨を有するもので
ある。ここで、変形能［延性（絞り、捻回値）］とは、
破壊することなしにどの程度変形しうるかを表す材料の
性質のことであり、「変形能（延性）が大きい」とは、
「大きな加工度まで割れの生じない」ことを意味するも
のである。

【０００９】上記本発明鋼の成分は、Ｃを０．００８％
以上０．０５％未満含有しており、これにより、変形能
が著しく高められる。更に、Ｔｉ：０．００５〜０．０
２５％，及び／又はＮｂ：０．０２〜０．０７％を含有
することにより、鋼材自体としての強度も一層高められ
たものとなる。また、基本成分としては、Ｓｉ：０．０
５〜０．４％，Ｍｎ：０．２〜０．９％を含有してお
り、更に、Ｎ：０．００１５〜０．００７％を含有す
ること、Ａｌ：０．０１〜０．０６％，Ｃｒ：０．０
１〜０．３％，Ｐ：０．００１〜０．０２％、Ｓ：０．
０２％以下を満足することが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明者らは、冷間加工性のなか
でも特に変形能（絞り、および捻回値）に着目し、熱間
圧延のままで、変形能に優れており、更には鋼材自体と
しての強度も高い鋼を提供すべく、鋭意検討してきた。
具体的には本発明では、絞り８０．０％以上；引張強さ
３５０〜５５０Ｎ／ｍｍ²、捻回値１２０回以上（１０
０Ｄ換算）を満足する鋼材等の提供を目標レベルとして
掲げた。

【００１１】その結果、下記（ａ）〜（ｃ）の知見に基
づき、本発明を完成した。

【００１２】（ａ）変形能（絞り、および捻回値）を高
める為の組織的アプローチとしては、線状または棒状
鋼の内部を構成している組織をフェライト主体の組織に
制御すること；及び、変形能を高めて精度良く圧延加
工する為には、フェライト結晶粒径をあまり微細化させ
ず、均一にすることが好ましく、具体的には、圧延材の
中心〜直径／４の範囲（以下、単に「内部」と呼ぶ場合
がある）にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号
（Ａ）と、圧延材の最表層（以下、単に「表層」と呼ぶ
場合がある）にあるフェライト組織中のフェライト粒度
番号（Ｂ）とを、夫々、７．０〜１０．０番の範囲内に
制御しつつ、且つ、表層と内部のフェライト粒度番号を
実質的に略同一にすることが有効であること；（ｂ）一方、変形能（絞り、および捻回値）を高める為
の化学成分側からのアプローチとしては、Ｃ量を極低領
域（Ｃ＜０．０５％）に制御することが有効であること
を見出した。

【００１３】（ｃ）但し、上記の如く組織や鋼中成分を
制御すると、鋼材自体としての強度が低下することか
ら、強度を高めるべく、Ｔｉ及び／又はＮｂを積極的に
所定量添加し、フェライト中やフェライト粒界に、Ｔｉ
Ｃ，ＴｉＮやＮｂ（Ｃ，Ｎ）等の微細結晶粒を析出さ
せ、強度上昇を図った。

【００１４】尚、本発明と同様、球状化処理を省略した
としても冷間加工性に優れた鋼を製造する方法は、これ
までにも種種提案されているが、特に変形能の向上とい
う観点から、上記（ａ）〜（ｃ）に代表される本発明独
自の技術的思想は未だ開示されていない。

【００１５】例えば特開昭５７−６３６３５には、Ａ
_c1変態点以下、Ａ_c1変態点より５０℃を下回らない温度
に５時間以上保持することによりセメンタイトを充分凝
集させると共に、Ａｌ量を制御して固溶Ｎを固定するこ
とにより、加工工具寿命の高められた冷間鍛造用棒鋼の
製造方法が開示されている。この公報は、「熱間圧延後
の温度を所定範囲に保持すればセメンタイトを凝集析出
せしめ、強度を低下させることができる」という知見に
基づいてなされたものであり、「フェライト粒の粗大化
が起ると、冷間鍛造時の割れ発生が起り易くなる」とい
う観点から、鋼中成分を制御するものであり、本発明の
如く、表層と内部のフェライト粒度番号を、あまり微細
化させること無しに略同一に制御することにより冷間加
工性を高めようという思想は全くない。

【００１６】また、特開平８−２６００４７には、冷
間鍛造で歪時効の原因となる固溶Ｎを少なくする為にＮ
及びＡｌ／Ｎを特定して熱間圧延する工程と；熱間圧延
の最終段階において所定温度範囲で５０％以上の塑性加
工を加える加工熱処理工程と；加工熱処理に続く冷却の
後、３００〜４００℃の温度範囲に３時間以上加熱する
過時効処理とを包含する冷間鍛造用棒鋼線材の製造方法
が開示されている。この公報は、「フェライト粒を微細
化した上で、更に長時間の過時効処理を行うことが、歪
時効の抑制及び延性の改善に有効である」という知見に
基づいてなされたものであり、本発明と同様、変形能に
優れ、且つ、強度も高められた線材等の提供を目的とす
る点で、課題は一致している。しかしながら、上記公報
には、前述した本発明の技術的思想は開示されていな
い。しかも上記公報では、所望の特性を得るに当たり、
加工熱処理に続く冷却の後に所定の過時効処理を付加し
ている点で、この様な特別の過時効処理は不要であり、
鋼中組織、更には成分組成を制御するという観点から所
望の特性を確保する本願発明とは、相違するものであ
る。実際のところ、上記公報では、強度に優れるもの
の、絞りは５０〜７５％程度、捻回値もせいぜい１００
回（１００Ｄ換算）程度で、本発明で目標とするレベル
（絞り：８０．０％以上、捻回値１２０回以上）を確保
することはできない。

【００１７】以下、本発明を特定する各要件について説
明する。

【００１８】まず、組織に関して言えば、本発明の線状
または棒状鋼は、前述した通り、表層と内部のフェライ
ト結晶粒径を、あまり微細化させることなく、略均一に
して変形能を高めたところに技術的思想を有するもので
ある。

【００１９】具体的には、線状または棒状鋼の組織を実
質的にフェライトとし、圧延材の中心〜直径／４の範囲
（内部）にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号
（Ａ）を７．０〜１０．０番、圧延材の最表層（最表
層）にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号
（Ｂ）を７．０〜１０．０番とし、且つ、上記（Ａ）及
び（Ｂ）が、０≦（Ｂ）−（Ａ）≦０．５を満足するこ
とが必要である。

【００２０】実質的にフェライト組織を有すること本発明で目的とする、球状化材並みの変形能を確保する
ためには、上記組織とすることが必要である。ここで、
「実質的にフェライト組織を有する」とは、全組織に対
して占積率（面積率）でフェライト組織が９９％以上
（１００％も含む）存在することを意味し、残りは、パ
ーライトである。組織中に占めるパーライト面積率が大
きくなると、変形能が低下するからである。

【００２１】圧延材の内部にあるフェライト組織中のフ
ェライト粒度番号（Ａ）は７．０〜１０．０番で、圧延
材の最表層にあるフェライト組織中のフェライト粒度番
号（Ｂ）は７．０〜１０．０番で、且つ、上記（Ａ）及
び（Ｂ）は、０≦（Ｂ）−（Ａ）≦０．５を満足するこ
と本発明において、「最表層」とは、圧延材の中心〜直径
／４の範囲を除く表面部分の層を意味し、「内部」と
は、圧延材の中心〜直径／４の範囲の部分を意味する。
ここで、フェライト粒度番号はＪＩＳＧ０５５２に
記載のフェライト結晶粒度試験法に基づいて測定された
ものである。この試験法によれば、フェライト粒度番号
が大きくなるとフェライト粒径は小さくなり、例えばフ
ェライト粒度番号７番は粒径３２μｍを、フェライト粒
度番号１０番は１１μｍを、夫々意味する。

【００２２】本発明では、最表層のフェライト粒度番号
（Ｂ）も内部のフェライト粒度番号（Ａ）も、共に７．
０〜１０．０番の範囲内に制御し、且つ、上記（Ｂ）と
（Ａ）の関係を略同一にする［（Ｂ）−（Ａ）≦０．
５］。即ち、本発明では、「フェライト粒径を極力微細
化して延性を高める」という従来の一般的認識とは異な
り、フェライト粒径をあまり微細化させずに、所定の平
均粒径に制御しつつ、前述したフェライト主体の組織、
更にはＣ量の極低減化と相俟って、絞り：８０．０％以
上という極めて高度の変形能を達成したものである。

【００２３】ここで、上記最表層のフェライト粒度番号
（Ｂ）／内部のフェライト粒度番号（Ａ）が７番未満で
は、フェライト変態域で圧延することになる為、圧延時
及び冷間鍛造時に割れが発生し易くなり、変形能が低下
する。一方、上記（Ｂ）／（Ａ）が１０番を超えると、
強度が高くなり過ぎて変形抵抗が高くなる、フェラ
イト粒が扁平になり易くなり、冷鍛後の寸法精度が悪く
なる、フェライト結晶粒径がバラツキ易くなる圧延条
件になる等の問題がある。

【００２４】また、上記（Ｂ）と（Ａ）の関係は、同一
であることが好ましい。これにより、全断面における変
形能及び変形抵抗を均一に確保できる；冷鍛後の寸法精
度が向上する等のメリットが得られるからである。但
し、（Ｂ）−（Ａ）≦０．５の範囲内であれば、本発明
の範囲内に包含される。この程度の差であれば、表層も
内部も実質的に同一のフェライト粒度番号を有すると考
えられ、所望の特性を確保できるからである。尚、本発
明では、最表層のフェライト粒度番号（Ｂ）は内部のフ
ェライト粒度番号（Ａ）に比べ、同じか、或いは、大き
くなるが、これは、圧延における冷却時には、水や空気
等を鋼の表面に当てて冷やすため、自然に、最表層は中
心部よりも冷却速度が大きくなり易く、結晶粒が成長す
る時間が短くなってしまうからである。尚、圧延材最表
層のフェライト粒度番号と、圧延材内部のフェライト粒
度番号との差は、圧延材のサイズや冷却条件等により、
適宜調整することができる。

【００２５】好ましくは、最表層のフェライト粒度番号
（Ｂ）は８．０番以上、９．５番以下；内部のフェライ
ト粒度番号（Ａ）は７．５番以上、９．０番以下であ
る。

【００２６】次に、この様な組織を得る為の好ましい鋼
中成分について説明する。

【００２７】Ｃ：０．００８％以上０．０５％未満Ｃは、鋼材の強度を付与するために必須の元素である
が、本発明では、特に所望の変形能［絞り８０％以上、
および捻回値１２０回以上（１００Ｄ換算）］を確保す
る為にも極めて重要な元素である。

【００２８】０．００８％未満では、たとえ、ＴｉやＮ
ｂの析出強化元素を添加したり圧延条件を制御したとし
ても、所望の強度（３５０Ｎ／ｍｍ²以上）は得られな
い。好ましくは０．０１１％以上、より好ましくは０．
０１３％以上である。一方、０．０５％以上になると所
望の変形能が得られない。好ましくは０．０３％以下、
より好ましくは０．０２３％以下である。

【００２９】Ｔｉ：０．００５〜０．０２５％，及び／
又はＮｂ：０．０２〜０．０７％これらの元素は、いずれも窒化物／炭窒化物生成元素で
あり、フリーのＣ及びＮを固定してオーステナイト中に
ＴｉＮを析出させたり、或いは、Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）を析出
させる等して、熱間圧延割れを抑制する作用がある。ま
た、ＴｉＮの析出に寄与しない残りのＴｉは、ＴｉＣや
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｃｒの複合炭化物等としてフェライト中や
フェライト粒界に析出し、強度向上に寄与する。

【００３０】この様な作用を有効に発揮させる為には、
Ｔｉを０．００５％以上（好ましくは０．００８％以
上、より好ましくは０．０１０％超）、０．０２５％以
下（好ましくは０．０２％以下、より好ましくは０．０
１５％以下）；Ｎｂを０．０２％以上（好ましくは０．
０２３％以上、より好ましくは０．０２５％以上）、
０．０７％以下（好ましくは０．０４％以下、より好ま
しくは０．０３５％以下）に制御することが推奨され
る。これらの元素は、単独で添加しても良いし、併用し
ても構わない。

【００３１】Ｎ：０．００１５〜０．００７％Ｎは、ＡｌやＴｉと結合してＡｌＮやＴｉＮの窒化物を
形成し、フェライト結晶粒の安定化（所望の平均粒径を
有するフェライトを、安定して生成させる）に寄与する
元素である。この様な作用を有効に発揮させる為には、
０．００１５％以上（好ましくは０．００２％以上、よ
り好ましくは０．００３％以上）添加することが推奨さ
れる。但し、過剰に添加すると、フェライト中にＮが固
溶し、冷間加工時における歪時効発生の原因となるの
で、その上限を０．００７％に定めた。好ましくは０．
００５％以下、より好ましくは０．００４％以下であ
る。

【００３２】Ｓｉ：０．０５〜０．４％Ｓｉは脱酸剤、及び所望の強度を確保するのに有用な元
素である。この様な作用を有効に発揮させる為に、０．
０５％以上添加する。好ましくは０．１０％以上、より
好ましくは０．１５％以上である。但し、過剰に添加す
ると、所望のフェライト粒径が得られず、また、フェラ
イトが固溶強化する為、たとえ、圧延条件等を制御して
も所望の変形能を確保することができない。好ましくは
０．３０％以下、より好ましくは０．２５％以下であ
る。

【００３３】Ｍｎ：０．２〜０．９％ＭｎはＣと同様、鋼の強度を高めるのに有用な元素であ
る。この様な作用を有効に発揮させるには、０．２％以
上添加する。好ましくは０．２５％以上、より好ましく
は０．３０％以上である。但し、過剰に添加すると、熱
間圧延後のフェライト・パーライト成長速度が低下し、
変形能の向上に有害なベイニティックフェライトが発生
し易くなるため、その上限を０．９％に定めた。好まし
くは０．６％以下、より好ましくは０．５％以下であ
る。

【００３４】本発明の鋼は上記成分を含有し、残部：実
質的に鉄であるが、上記成分以外にも、本発明の作用を
損なわない範囲で他の許容成分を添加しても良いし、不
純物も含まれる。

【００３５】具体的には、更なる特性の付与、若しくは
本発明作用の更なる向上を目指して、下記成分を積極的
に添加したり、制御することが推奨される。

【００３６】Ａｌ：０．０１〜０．０６％Ａｌは脱酸に有用な元素であり、且つ、ＡｌＮを析出す
ることにより、フェライト結晶粒が安定化する（所望の
平均粒径を有するフェライトを、安定して生成させるこ
とができる）という作用もある。この様な作用を有効に
発揮させる為には０．０１％以上添加する。好ましくは
０．０１５％以上、より好ましくは０．０２％以上であ
る。但し、過剰に添加すると、上記作用が飽和してしま
う為、その上限を０．０６％に定めた。より好ましくは
０．０５％以下（更により好ましくは０．０４％以下）
である。

【００３７】Ｃｒ：０．０１〜０．３％Ｃｒは、強度上昇、及び冷間鍛造時におけるＣの時効抑
制作用に寄与する元素である。この様な作用を有効に発
揮させる為には０．０１％以上添加する。より好ましく
は０．０３％以上である。但し、０．３％を超えて添加
しても効果は飽和してしまう。好ましくは０．２％以
下、より好ましくは０．１５％以下である。

【００３８】Ｐ：０．００１〜０．０２％Ｐは加工硬化に寄与する元素であり、この様な作用を有
効に発揮させ為に、０．００１％以上添加する。好まし
くは０．００４％以上である。但し、０．０２％を超え
て添加すると変形能が低下することから、その上限を
０．０２％とする。好ましくは０．０１０％以下であ
る。

【００３９】Ｓ：０．０２％以下（０を含む）Ｓは、主にＭｎＳの硫化物系介在物を形成し、変形能が
低下することから、その上限を０．０２０％とする。好
ましくは０．０１０％以下である。

【００４０】次に、本発明に係る線材または棒材を製造
する方法について説明する。

【００４１】具体的には、上記成分組成を満足する鋼片
を９７５〜１１５０℃の範囲まで加熱した後、９００〜
１１５０℃の範囲で所定の線径まで圧延し、９５０〜１
０５０℃で仕上圧延する。次いで、主に水流を調整する
等して６００〜６０００℃／分の冷却速度で調整冷却開
始温度が９００〜９７５℃となるまで急冷した後、２〜
１０℃／ｓの平均冷却速度で、２５０〜４５０℃の調整
冷却終了温度まで冷却する。

【００４２】以下、各工程につき、詳細に説明する。

【００４３】鋼片の加熱温度：９７５〜１１５０℃ この加熱温度は、鋼中に析出したＴｉＣやＮｂ（Ｃ、
Ｎ）等の炭窒化物をできる限り固溶させ、析出強化によ
る強度向上を得る為に設定されたものである。ここで、
「鋼片の加熱温度」とは、放射温度計によって測定され
たものであり、厳密には、「鋼片の表面温度」を意味す
る。１１５０℃を超えて加熱すると、フェライト結晶粒
径が粗大化してしまい、所望の変形能が得られない。好
ましくは１１００℃以下、より好ましくは１０５０℃以
下である。一方、加熱温度が９７５℃未満になると、上
記析出物が固溶せず、たとえ、その後の熱処理を制御し
たとしても、所望の強度が得られない。好ましくは１０
００℃以上、より好ましくは１０２５℃以上である。

【００４４】圧延温度：９００〜１１５０℃ この温度は、粗圧延→中間圧延→仕上圧延に至る一連の
圧延工程において、鋼中のＴｉやＮｂをＴｉＣ／Ｎｂ
（Ｃ、Ｎ）等の炭窒化物等として析出させ、所望の強度
を得る為に設定されたものである。ここで、「圧延温
度」とは、放射温度計によって測定されたものであり、
厳密には、「鋼片の表面温度」を意味する。１１５０℃
を超えて圧延すると、ＴｉやＮｂによるピンニング効果
が得られず、圧延後のフェライト結晶粒径が粗大化して
しまい、変形能が低下する。好ましくは１１００℃以
下、より好ましくは１０５０℃以下である。一方、圧延
温度が９００℃未満になると、フェライト変態域の圧延
となるため、圧延中にフェライトとオーステナイトの界
面で割れが発生してしまう。好ましくは９５０℃以上で
ある。

【００４５】より詳細には、一連の圧延工程において、
粗圧延を９００〜１１５０℃（好ましくは９５０℃以
上、１０５０℃以下）、中間圧延を９２５〜１１５０℃
（好ましくは９５０℃以上、１１００℃以下）、仕上圧
延を９５０〜１０５０℃（好ましくは９７５℃以上、１
０２５℃以下）に、夫々、制御することにより、本発明
による作用を一層効率よく発揮させることが可能にな
る。

【００４６】ここで、本発明において「粗圧延」とは、
７〜１０台の圧延機を用い、１１５〜２００ｍｍ角の鋼
片に減面率７５〜９５％の圧延を角型に圧延する工程を
意味し；「中間圧延」とは、上記の粗圧延に引続き、４
〜１２台の圧延機を用い、減面率７０〜９８％の圧延を
施して丸型に圧延する工程を意味し；「仕上圧延」と
は、上記「中間圧延」の後に、水冷により圧延温度を調
整した後、ブロックミルを１〜２台用い、減面率５〜９
５％の圧延を施す工程を、夫々、意味する。

【００４７】尚、圧延ロールの負荷増大、寸法精度の低
下、表面疵の発生防止等を考慮すれば、実用上は９７５
〜１０２５℃程度の圧延温度とすることが推奨される。

【００４８】調整冷却開始温度：９００〜９７５℃ 上記の仕上圧延後、主に水を媒体として、６００〜６０
００℃／分の平均冷却速度で、最表面温度が最低５００
〜９００℃程度になるまで急速に冷却した後、冷却帯
（冷却コンベア）に巻取る。その際、鋼片の保有する熱
（復熱）によって温度が回復するが、本発明では、この
回復温度を「調整冷却開始温度」（巻取温度と同義）と
呼び、９００〜９７５℃とする。９７５℃よりも高くな
ると、冷却後のスケールが厚くなり、冷却中にスケール
が剥離して更に二次スケールが生成し、その後の脱スケ
ール工程でトラブルが発生し易くなる他、得られた線材
等にはコシがなく、リング状の所望形状に巻くことが困
難となる。好ましくは９６０℃以下、より好ましくは９
５０℃以下である。一方、９００℃よりも低くなると、
前述した急冷処理によって、線材表面温度が復熱により
再結晶したとしてもフェライト結晶粒径が微細になりす
ぎてしまい、所定の平均粒径を得ることができない。ま
た、調整冷却開始温度が９００℃以下では、Ｎｂ等が炭
窒化物となって析出し始める為、所望の強度を確保する
ことができない。好ましくは９１５℃以上、より好まし
くは９２５℃以上である。

【００４９】調整冷却終了温度（２５０〜５００℃）ま
での平均冷却速度：２〜１０℃／秒これは、上記の調整冷却開始温度（９００〜９７５℃）
に達してから、２５０〜５００℃（調整冷却終了温度）
の温度まで冷却するときの平均冷却速度を定めたもので
ある。上記平均冷却速度は、所望の強度を確保する為に
設定されたものであり、上記範囲に制御することによ
り、強度向上に寄与するＴｉやＮｂの炭窒化物を効率良
く析出させることができる。好ましくは３℃／秒以上、
８℃／秒以下；より好ましくは４℃／秒以上、６℃／秒
以下である。

【００５０】尚、本発明によれば熱間圧延ままの線材や
棒鋼でも優れた冷間加工性が得られるが、この線材また
は棒鋼を、酸（塩酸、硫酸等）の浴槽に浸漬したり、機
械的に歪みを付与する等してスケールを除去した後、燐
酸亜鉛皮膜、燐酸カルシウム皮膜、石灰等の伸線前処理
を行い、金属石鹸などを潤滑剤として用いて伸線，冷間
圧延などを施した鋼線においても、同様の優れた冷間加
工性が得られる。

【００５１】以下実施例に基づいて本発明を詳述する。
ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、
前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは
全て本発明の技術範囲に包含される。

【００５２】

【実施例】表１に記載の成分組成からなるａ〜ｄ、ｆ〜
ｎ、ｒ〜ｕの供試鋼（表中の単位は質量％）を用い、表
２に示す種々の製造条件により種々の線材（Ｎｏ．１〜
２６）を得た。このうち供試鋼ｓ、ｔ及びｕは夫々、Ｊ
ＩＳＳＷＲＣＨ２５Ｋ、ＪＩＳＳＷＲＣＨ４５Ｋ、
ＪＩＳＳＷＲＣＨ２０Ａの現用工程材であり、いずれ
も、Ｃ量が多く、Ｔｉ及びＮｂが少ない鋼である。ま
た、供試鋼ｎはＴｉ量が少ない例、ｒはＭｎが多い例で
ある。

【００５３】次に、上記の各線材について、ＪＩＳ９号
試験片を用い、引張強さ及び絞り（変形能の指標）を夫
々測定した。また、捻回値は、ＪＩＳ９号試験片を用
い、標点距離１００ｍｍで捻り試験を行い、標点距離が
［１００×直径（Ｄ）］における捻れ回数として、下式
に基づいて算出した。

【００５４】捻回値（１００Ｄ換算）＝捻れ回数×（直
径／標点距離）×１００得られた結果を表２に示す。

【００５５】

【表１】

【００５６】

【表２】

【００５７】上記結果より、以下の様に考察することが
できる。

【００５８】まず、表２のＮｏ．１、５、７、９、１１
〜１８は、いずれも表層及び内部のフェライト粒度番号
が本発明の範囲内に制御されているので、球状化焼鈍す
ることなしに熱間圧延のままで、変形能に優れ、しか
も、鋼材自体としての強度も著しく高いものである。特
に、これらの変形能は、現用鋼において球状化焼鈍処理
を施したＮｏ．２０〜２６に比べて高く、いずれも、本
発明の目標レベルである絞り８０．０％以上、捻回値１
２０回以上を確保することができた。

【００５９】これに対し、表２のＮｏ．２及び６は、調
整冷却開始温度が低い例；Ｎｏ．３及び８は調整冷却終
了温度までの冷却速度が遅く、且つ、当該終了温度が高
い例；Ｎｏ．４は調整冷却開始温度が低く、且つ、調整
冷却終了温度までの冷却速度が遅くて当該終了温度が高
い例；Ｎｏ．１０は調整冷却開始温度が低く、且つ、調
整冷却終了温度が高い例であり、いずれも所望のフェラ
イト粒径が得られず、鋼材自体の強度も低下したり、変
形能が低下するなどの弊害が見られた。

【００６０】また、Ｎｏ．１９及び２０は、本発明の好
ましい範囲を満足しない鋼を用い、且つ、調整冷却開始
温度が低い例であり、所望のフェライト粒径が得られ
ず、鋼材自体の強度も低下する例が見られた。

【００６１】更にＮｏ．２１〜２６は、現用鋼において
球状化焼鈍処理を施した例であり、Ｃ量が多い為、引張
強さは高いものの、絞りは、本発明の目標レベルである
絞り８０．０％以上、捻回値１２０回以上を大きく下回
っている。

【００６２】参考までに、表２のＮｏ．９（記号ｄ１）
及びＮｏ．２（記号ａ２）のＴＥＭ（透過型電子顕微
鏡）写真を、夫々図１及び図２に示す。このうちＮｏ．
９は、本発明の要件を満足する鋼種ｄを用い、本発明の
要件を満足する方法ｄ１により鍛造した本発明例である
が、所望のフェライト結晶粒径が得られている。これに
対し、Ｎｏ．２は本発明の要件を満足する鋼種ａを用い
ているが、本発明の要件を満足しない方法ａ２により鍛
造している為、所望のフェライト結晶粒径が得られなか
った。

【００６３】

【発明の効果】本発明は上記の様に構成されているの
で、球状化焼鈍処理を省略したとしても熱間圧延のまま
で、変形能に優れ、しかも鋼材自体としての強度も高い
線状または棒状鋼を効率よく提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】表２のＮｏ．９（記号ｄ１）のＴＥＭ写真であ
る。

【図２】表２のＮｏ．２（記号ａ２）のＴＥＭ写真であ
る。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１１月１４日（２００１．１１．
１４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６２】参考までに、表２のＮｏ．９（記号ｄ１）
及びＮｏ．２（記号ａ２）の光学顕微鏡顕微鏡写真（倍
率４００倍）を、夫々図１及び図２に示す。このうちＮ
ｏ．９は、本発明の要件を満足する鋼種ｄを用い、本発
明の要件を満足する方法ｄ１により鍛造した本発明例で
あるが、所望のフェライト結晶粒径が得られている。こ
れに対し、Ｎｏ．２は本発明の要件を満足する鋼種ａを
用いているが、本発明の要件を満足しない方法ａ２によ
り鍛造している為、所望のフェライト結晶粒径が得られ
なかった。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６３】

【図面の簡単な説明】

【図１】表２のＮｏ．９（記号ｄ１）の光学顕微鏡写真
（倍率４００倍）である。

【図２】表２のＮｏ．２（記号ａ２）の光学顕微鏡写真
（倍率４００倍）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者下津佐正貴神戸市灘区灘浜東町２番地株式会社神戸製鋼所神戸製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実質的にフェライト組織を有し、圧延材の中心〜直径／４の範囲にあるフェライト組織中
のフェライト粒度番号（Ａ）は７．０〜１０．０番であ
り、圧延材の最表層にあるフェライト組織中のフェライト粒
度番号（Ｂ）は７．０〜１０．０番であり、且つ、前記（Ａ）及び（Ｂ）は、０≦（Ｂ）−（Ａ）≦０．５を満足することを特徴とする変形能に優れた線状または
棒状鋼。
【請求項２】鋼中成分として、Ｃ：０．００８％以上０．０５％未満（質量％の意味、
以下同じ）を含有するものである請求項１に記載の線状
または棒状鋼。
【請求項３】更に、Ｓｉ：０．０５〜０．４％，Ｍｎ：０．２〜０．９％を
含有するものである請求項２に記載の線状または棒状
鋼。
【請求項４】更に、Ｔｉ：０．００５〜０．０２５％，及び／又はＮｂ：
０．０２〜０．０７％を含有することにより、強度が高
められたものである請求項２または３に記載の線状また
は棒状鋼。
【請求項５】更に、Ｎ：０．００１５〜０．００７％を含有するものである
請求項２〜４のいずれかに記載の線状または棒状鋼。
【請求項６】更に、Ａｌ：０．０１〜０．０６％，Ｃｒ：０．０１〜０．３
％，Ｐ：０．００１〜０．０２％，Ｓ：０．０２％
以下を含有するものである請求項２〜５のいずれかに記
載の線状または棒状鋼。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の線状ま
たは棒状鋼を用いて得られる機械部品。