JPH0125811B2 - - Google Patents

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JPH0125811B2
JPH0125811B2 JP59004614A JP461484A JPH0125811B2 JP H0125811 B2 JPH0125811 B2 JP H0125811B2 JP 59004614 A JP59004614 A JP 59004614A JP 461484 A JP461484 A JP 461484A JP H0125811 B2 JPH0125811 B2 JP H0125811B2
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JP
Japan
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rolling
point
steel
cooling
temperature
Prior art date
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Expired
Application number
JP59004614A
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English (en)
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JPS60149723A (ja
Inventor
Susumu Kanbara
Kenji Aihara
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
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Priority to ES534456A priority patent/ES8505413A1/es
Priority to US06/632,234 priority patent/US4604145A/en
Priority to FR848411634A priority patent/FR2558174B1/fr
Priority to GB08418577A priority patent/GB2154476B/en
Priority to CA000459371A priority patent/CA1222678A/en
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Publication of JPH0125811B2 publication Critical patent/JPH0125811B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (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)

Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は棒鋼および線材の製造方法に関し、特
に熱間圧延中の加工熱を利用して鋼材の温度を
A1点を境に上下させることにより圧延ままで炭
化物の球状化組織を得ることができる、棒鋼およ
び線材の製造方法に関するものである。 従来技術 冷間鍛造用鋼材は変形能を付与し、変形抵抗を
下げるために、また軸受鋼は耐摩耗性を向上させ
るために、鋼中の炭化物を球状化させるのが一般
的である。 これら鋼中の炭化物の球状化を行なうために従
来は熱間圧延終了後放冷し、直棒または線材コイ
ルにした後、これらを熱処理炉にて再加熱し、球
状化焼鈍を施していた。 このような球状化処理として従来より次のよう
な方法が採用されている。 (1) Ac1以上Ac3またはAcm以下の温度に加熱し
たのち、変態が完了するまで徐冷するか、また
はAc1直下の適当な温度に冷却し、一定時間こ
の温度に保持して変態が完了したのち空冷す
る。 (2) Ac1直下の温度に長時間加熱したのち冷却す
る。 (3) Ac1変態点をはさんで上下に繰返し加熱冷却
を行う。 (4) Ac3またはAcm直上の温度に加熱後、網目状
炭化物および粗大パーライトの生成を防止でき
る適当な冷却速度で冷却後(2)または(3)の方法で
炭化物を球状化する。 すなわち、圧延ままの棒鋼又は線材で、焼入性
の低い炭素鋼や圧延後の冷却速度の遅い太径材は
パーライト組織ないしはフエライト・パーライト
組織、また焼入性の高い合金鋼や圧延後の冷却速
度の速い細径材はベイナイト組織であるものを上
記のいずれかの方法で長時間かけて球状化焼鈍を
施していた。この場合焼鈍時間は、球状化しやす
い炭素鋼(例えばS45C)でも10〜20時間、球状
化しにくい合金鋼(例ばSCM435)や軸受鋼では
20時間以上も要しており、製造上のネツクになつ
ているとともに、省エネルギの見地からも問題で
あつた。 更には又長時間の熱処理のため鋼表面の酸化、
脱炭の問題も生じ、このため球状化焼鈍時間の短
縮化が望まれていた。 そこで、球状化焼鈍を行なう前に、鋼に冷間加
工(例えば冷間伸線)を施し、鋼中炭化物に変形
破壊を起こさせて、その後の球状化焼鈍での炭化
物の分断凝集を促進せしめることによつて球状化
焼鈍処理時間の短縮化を図るという方法が提案さ
れた。しかしながら、この方法では球状化焼鈍時
間は短縮されるものの、冷間加工工程が追加され
るために、全工程を通じての処理時間の短縮とい
う意味ではいま一つ効果が薄かつた。 このような従来技術の問題に鑑み、本出願人
は、熱間加工中に発生する加工熱を利用して鋼温
度を再上昇させるとともに、圧延後調整冷却ある
いは恒温保持することにより圧延ままで球状化組
織を得る方法、或いは熱間加工と冷却を繰り返
し、発生する加工熱により鋼温度をAr1点を境に
上下させることにより圧延ままで球状化組織を得
る方法等を昭和58年1月21日付の特願昭58−8584
号、特願昭58−8585号及び特願昭58−8586号によ
り提案している。 特に後者の方法、すなわち、熱間加工と冷却を
繰返してAr1点を境に上下させることにより球状
化処理する方法は、特願昭58−8586号に開示され
ており、その要旨は、2%以下のCを含有する鋼
をAc1点以上に加熱した後変形を加える熱間加工
において、圧延途中でAr1点以下Ar1−200℃以上
の温度域まで冷却し、その後引き続いて圧延で15
%以上の塑性変形を加え、それによつて発生する
変形熱によりAc1点以上、Ac3点以下の温度域に
到達せしめる制御圧延パターンを少なくとも2回
繰り返し球状化組織を得ることにある。 発明の目的 本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決
して、炭化物の球状化焼鈍の処理時間を大幅に短
縮できる新規な棒鋼および線材の製造方法を提供
することにある。 更に詳細には、本発明の目的は、圧延のままで
球状化組織の得られる棒鋼および線材の製造方法
であつて、圧延能率のより改善された方法を提供
することにある。 発明の構成 上述した目的を達成するために本発明による製
造方法は、熱間圧延により発生する加工熱を利用
して鋼温度を上昇せしめるものであり、熱間加工
と冷却を繰返すことによつて鋼温度をAr1点を境
に上下させるとともに変形加工による炭化物の変
形破壊効果を組み合せたことを特徴とするもので
ある。 従つて、本発明により、2%以下のCを含有す
る鋼をAc1点以上に加熱した後変形を加える熱間
加工において、圧延途中でAe1点以下であり且つ
Ar1点を越える温度域まで冷却し、その後引き続
いて仕上圧延により15%以上の塑性変形を加え、
それによつてパーライトないしはベイナイト変態
を促進せしめることにより、これら組織を生成さ
せると同時に、変形熱により再びAc1点以上であ
り且つAc3点あるいはAccm点以下の温度域に到
達せしめる制御圧延パターンを少なくとも2回繰
り返すことを特徴とする球状化組織を有する棒鋼
および線材の製造方法が提供される。 すなわち、本発明と特願昭58−8586号に係わる
発明との相違点は、圧延途中での冷却温度がAe1
点以下でありAr1点を越える範囲であることにあ
る。本発明の場合は、このように冷却温度を比較
的高い範囲として、仕上圧延開始時或いは次の圧
延開始時の鋼組織をオーステナイト1相又はオー
ステナイトとフエライトあるいはセメンタイトと
の混合相の変形抵抗の小さな組織とした点に特徴
を有するものである。 本発明の方法で鋼の温度を冷却するには自然冷
却または強制冷却(風冷、水冷など)を用いる。 このようにして高圧延能率で且つ圧延ままで球
状化組織を有する棒鋼又は線材の製造方法を提供
するものである。 以下本発明の構成要件を逐次説明する。 (1) C量を2%以下にした理由 C量が2%を越えると状態図におけるオーステ
ナイト相の領域が非常に狭くなると共に、初析セ
メンタイトのオーステナイト粒界上析出量が多く
なるため熱間加工性を劣化させ熱間圧延中の割れ
が生じやすくなるのでC量を2%以下とした。 更に、本発明の方法を適用する鋼は所望の強
度、延性を与えるため、Si,Mnの他、Cr,Mo
等の合金化元素を含むことができる。更に脱酸剤
としてSol.Alを含むほか、P.S等の不純物は成品
に所望の特性及び製造方法より所定の範囲に限定
されるが、これらは本発明の特徴ではないのでこ
れ以上詳述しない。 (2) Ac1点以上に加熱する理由 大型のブルームあるいはビレツトを粗圧延する
には、Ac1点より低い温度では変形抵抗が急激に
大きくなり実質的に圧延不能であるため、圧延前
の加熱温度はAc1点以上が望ましい。 (3) 仕上圧延前にAe1点以下でAr1点を越える温
度域まで冷却する理由 炭化物の球状化に対しては、予め加工を与え
て、炭化物の変形破壊を行つた後球状化焼鈍を施
すと極めて有効であることは周知の事実であり、
本発明もこの炭化物の変形破壊を利用したもので
ある。 すなわち、従来では、圧延放冷後冷間加工を施
して、炭化物の変形破壊を行う手法が採られてい
たが、本発明ではこれを仕上圧延で行おうとする
ものである。従つて仕上圧延終了前に既に炭化物
が析出していなければならない。しかし、仕上圧
延開始前に炭化物が析出するパーライト変態ない
しはベイナイト変態が完了していると仕上圧延で
の変形抵抗が非常に大きくなり圧延機にかかる負
荷は過大なものとなる。そこで本発明では、仕上
圧延開始前にはオーステナイト1相又はオーステ
ナイトとフエライトあるいはセメンタイトとの混
合相であることを規定した。ただしこの場合のオ
ーステナイトは過冷オーステナイトとし、仕上圧
延中に加工誘起変態により、炭化物が析出するよ
うにする。従つて、炭化物が析出しながらの加工
であるので、炭化物の変形破壊が十分に行われる
ことになる。 このためには仕上圧延前に過冷オーステナイト
温度域、即ち、Ae1点以下で且つAr1点を越える
温度域まで冷却する必要があるので、上記の限定
を行つた。 (4) 圧延により15%以上の塑性変形を加える理由 前項で述べたように、圧延によつて炭化物に変
形破壊を生ぜしめる必要があり、また後述するよ
うに、圧延での変形熱によつて温度上昇を図り、
少なくともAc1点の温度まで到達せしめる必要が
あるが、このためには、少なくとも15%の塑性変
形を与える必要があるので、上記のような限定を
行つた。ただしこの場合の圧延は1パスとは限ら
ず、連続的に2パス以上で累計として15%以上の
変形を与えてもよい。 (5) 変形熱によりAc1点以上、Ac3点あるいは
Accm点以下の温度域に到達せしめる制御圧延
パターンを少なくとも2回繰り返す理由 既に述べたように、従来からA1点の上下に加
熱冷却を繰り返す球状化焼鈍方法(繰り返し法)
が行われている。この原理はA1点以下で析出し
た炭化物をA1点以上に加熱し炭化物の一部固溶
(分断)を図り、続いてA1点以下に冷却しながら
分断された炭化物の凝集を図り、それを繰り返す
ことにより、完全な球状化組織を得ようとするも
のである。 本発明の方法では、上述したように、自然冷却
あるいは強制冷却と、15%以上の圧延によつて生
じる変形熱による昇温でA1点を上下させるよう
にした。従つて変形熱による昇温後の温度はAc1
点以上に到達する必要がある。しかしAc3点ある
いはAccm点を越えると炭化物は完全に固溶して
しまうため、Ac1点以上で且つAc3点あるいは
Accm点以下に限定した。 更にこの制御圧延パターンは2回以上繰り返さ
なければ、その効果があまり表れないため、少な
くとも2回繰り返すこととした。 実施例 以下、本発明の方法を実施例により説明する。 通常の溶解法により、第1表に示される成分を
有する鋼を製造し、予め15.4φmm〜164.0φmmの棒
鋼とし、これらを4時間均熱した後11.0φmmに圧
延した。圧延は#1〜#3圧延、#4〜#6圧
延、#7〜#9圧延をそれぞれ連続的に圧延し、
#3と#4,#6と#7の間で強制風冷により制
御冷却を施した。第2表に各鋼の加熱温度およ
び、#1〜#3圧延、#4〜#6圧延、#7〜
#9圧延における圧延開始温度、圧延終了温度、
圧下率ならびに平衡変態温度を記載した。 なお、全く同一条件で圧延したものを#1,
#4,#7圧延直前と、圧延直後に水冷し、それ
らの組織を観察することにより#1,#4,#7
圧延直前ではオーステナイト、#1,#4,#7
圧延直後にはベイナイトあるいはパーライト生成
していることを確認している。 以上の事実から、本実施例は本発明の製造範囲
内で圧延していることは明白である。 次に各条件で仕上圧延を行つた後、自然放冷お
よび保温カバーを用いて20℃/分の調整冷却を施
し、それらの組織から得られた球状化率を第2表
に併せて示す。
【表】
【表】 第2表にいう球状化率は以下の方法により決定
した。即ち、組織を走査型電子顕微鏡で撮影し、
白く写つた炭化物の長径と短径を測定し、長径/
短径の値を求めた。測定は、100個以上の炭化物
についてランダムに行い、長径/短径比のヒスト
グラムを求め、その値が3.0以下の炭化物数の全
炭化物数に対する割合を%で示し、球状化率と定
義した。 第1表の各鋼を通常圧延(1050℃加熱−950℃
圧延開始−1040℃圧延終了−60%圧下−自然放
冷)した場合には、A.B.E鋼の組織における炭化
物はほぼすべてラメラー状になつており、球状化
率としてはすべて2%以下である(C,D鋼はベ
イナイト組織のため球状化率測定不能)。これに
対し、第2表に示した本発明による圧延材の球状
化率はすべて70%以上となつており、圧延後調整
冷却を施すと85%以上に達する。従つて球状化焼
鈍を省略することも十分可能である。 次に第2表に示した鋼のうちA鋼(800℃加
熱)、B鋼(900℃加熱)、C鋼(750℃加熱)、D
鋼(1000℃加熱)について、#1〜#3圧延後自
然放冷、#1〜#6圧延後自然放冷、#1〜#9
圧延後自然放冷したもの(以上の圧延条件は第2
表に示す通り)および通常圧延したものの球状化
率をそれぞれ第1図に示す。 図中、白丸はA鋼を800℃加熱したもの、白三
角はB鋼を900℃加熱したもの、黒丸はC鋼を750
℃加熱したもの、黒三角はD鋼を1000℃加熱した
ものについてそれぞれの条件で圧延した後の球状
化率を示す。 第1図に示す結果によると#1〜#6および
#1〜#9圧延後自然放冷したものはすべて60%
以上の球状化を示すが、#1〜#3圧延後自然放
冷したものは20%以下と非常に低い球状化率を示
す。すなわち、本発明の制御圧延パターンは2回
以上繰り返さなければその効果が発揮されないこ
とがわかる。 発明の効果 以上説明した通り本発明に依る棒鋼および線材
の製造方法においては、熱間圧延中の加工熱を利
用して鋼の温度をA1点を境に上下させることに
よつて圧延ままで炭化物の球状化組織を得ること
ができ、そのためその後の球状化焼鈍の処理時間
は大幅に短縮でき、用途によつては完全に球状化
焼鈍を省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、A鋼(800℃加熱)、B鋼(900℃加
熱)、C鋼(750℃加熱)、D鋼(1000℃加熱)に
ついて、通常圧延、#1〜#3圧延後自然放冷、
#1〜#6圧延後自然放冷、#1〜#9圧延後自
然放冷したものの球状化率をそれぞれ示した図で
ある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 2%以下のCを含有する鋼をAc1点以上に加
    熱した後変形を加える熱間加工において、圧延途
    中でAe1点以下であり且つAr1点を越える温度域
    まで冷却し、その後引き続いて仕上圧延により15
    %以上の塑性変形を加え、それによつてパーライ
    トないしはベイナイト変態を促進せしめることに
    より、これら組織を生成させると同時に、変形熱
    により再びAc1点以上、Ac3点あるいはAccm点
    以下の温度域に到達せしめる制御圧延パターンを
    少なくとも2回繰り返すことを特徴とする球状化
    組織を有する棒鋼および線材の製造方法。
JP461484A 1984-01-13 1984-01-13 球状化組織を有する棒鋼と線材の製造方法 Granted JPS60149723A (ja)

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JP461484A JPS60149723A (ja) 1984-01-13 1984-01-13 球状化組織を有する棒鋼と線材の製造方法
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US06/632,234 US4604145A (en) 1984-01-13 1984-07-19 Process for production of steel bar or steel wire having an improved spheroidal structure of cementite
FR848411634A FR2558174B1 (fr) 1984-01-13 1984-07-20 Procede pour la production de barres ou fils d'acier ayant une structure spheroidale de cementite amelioree
GB08418577A GB2154476B (en) 1984-01-13 1984-07-20 Process for production of steel bar or steel wire having an improved spheroidal cementite structure
CA000459371A CA1222678A (en) 1984-01-13 1984-07-20 Process for production of steel bar or steel wire having an improved spheroidal structure of cementite

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