JPH0243319A - Ｃｒ−Ｍｏ肌焼鋼の製造方法 - Google Patents

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】 奮栗上■丑朋分國 本発明は、Ｃｒ’−Ｍｏ肌焼鋼の製造方法に関し、詳し
くは、フェライト・パーライト組織を有し、浸炭時の結
晶粒の粗大化を防止したＣｒ−Ｍｏ肌焼鋼の製造方法に
関する。

従来■伎街 例えば、ボルトやシャフトに多く用いられる従来の肌焼
鋼は、熱間圧延後に冷間加工を要する場合には、鋼組織
を改善するために、例えば、切削加工の前の焼きならし
処理や、冷間鍛造前の球状化焼きなまし処理がなされ、
このようにして、冷間加工性を良好にした後、所要の冷
間加工を施し、次いで、浸炭熱処理される。

このように、従来の肌焼鋼によれば、冷間加工前に熱処
理が必要とされるが、省エネルギーや工程簡略化による
コスト節減の要求が厳しい折から、このような熱処理工
程を省略又は簡略化するためには、圧延組織を微細化す
るために、圧延温度を低くする必要がある。他方、肌焼
鋼の場合、浸炭は、通常、９２５℃以上の高温で行なわ
れるので、浸炭加熱時にオーステナイト粒が粗大化し、
浸炭品の内部硬さを高め、また、焼入れ歪や靭性の低下
をもたらす。

そこで、本発明者らは、既に、Ｃｒ鋼については、特開
昭５９−１２３７１４号公報や特開昭６１−６２１２号
公報に記載さているように、ＡＮ及びＮ量を規制すると
共に、熱間圧延前の加熱温度を規制することによって、
熱間圧延ままにて冷間加工することができ、しかも、冷
間加工後の浸炭処理においても、結晶粒が細粒に保持さ
れる肌焼鋼を見出している。

しかしながら、Ｃｒ　−Ｍ　ｏ肌焼鋼の場合は、熱間圧
延ままでは、Ｃｒ−Ｍｏ鋼が焼入性が高いために、空冷
条件でも、ヘイナイトの圧延組織が形成される。本発明
者らの研究によれば、圧延ままでの組織がベイナイトで
あるときは、浸炭加熱時に結晶粒の粗大化が起こること
が見出された。

が　゛　しようとする課 本発明者らは、Ｃｒ　−Ｍ　ｏ肌焼鋼における上記した
問題を解決するために鋭意研究した結果、鋼中における
ＡＮとＮの含有量をＡ６／Ｎ重量比と共に（Ａｌ＋２Ｎ
）、即ち、Ａｌ量とＮ量の２倍量とで規定し、かかる鋼
を熱間圧延前に所定の温度に加熱すると共に、圧延終了
温度及びその後の冷却速度を規制して、圧延材の組織を
フェライト・パーライト組織とすることによって、浸炭
加熱時の結晶粒の粗大化を防止し得ることを見出して、
本発明に至ったものである。

従って、本発明は、冷間加工前の熱処理を省略又は簡略
化して、圧延ままで冷間加工することができ、更に、浸
炭熱処理時にオーステナイト結晶粒が粗大化しないＣｒ
　−Ｍ　ｏ肌焼鋼の製造方法を提供することを目的とす
る。

量　を”パするための手段 本発明によるＣｒ−Ｍｏ肌焼鋼の製造方法は、重量％に
て Ｃ０．１２〜０．３０％、 Ｓｉ０．４０％以下、 Ｍｎ　　０．５０〜２．００％、 Ｃｒ　　０．７０〜１．５０％、 ＭＯ０．ｌＯ〜０．５０％、 残部鉄及び不可避的不純物よりなり、 （Ａ　Ｉ！＋　２　Ｎ）量カ０．０４５〜０．０６５％
であり、且つ、Ａｌｌ／Ｎ重量比が２．１〜３．５の範
囲にある鋼を、その熱間圧延前に上記（Ａ　Ｉ　＋２　
Ｎ）量によって規定される温度Ｔ（”Ｃ） Ｔ≧３７５０　（Ａｌ＋２Ｎ）＋９５０に加熱し、この
後に熱間圧延を行なない、８５０〜９５０℃の範囲の温
度で圧延を終了し、次いで、３０℃／分よりも遅い冷却
速度にて冷却することを特徴とする。

先ず、本発明において用いる鋼における化学成分を限定
した理由について説明する。

Ｃは、浸炭後に鋼材を焼入れして、中心部の強度を高く
するために、少なくとも０．１２％を添加することが必
要であるが、余りに多量に添加するときは、浸炭焼入後
の靭性を劣化させるので、上限は０．３０％とする。

Ｓｔは、脱酸剤として添加されるが、余りに多いときは
冷間加工性を著しく阻害するので、上限を０．４０％と
する。

Ｍｎは、焼入性を増し、強度を高くするために必要な元
素であるが、多ずぎるときは靭性を低下させるので、そ
の添加量は０．５０〜２．００％の範囲とする。

Ｃｒば、焼入れ性を改善する元素として、Ｍｎと同様に
有用であるが、添加量が多ずぎると、焼入れ強度を高く
しずぎて、靭性を悪くするので、その添加量は０．７０
〜１．５０％の範囲％とする。

Ｍｏも、焼入性を改善する効果を有するが、この効果を
有効に得るには、少なくとも０．１０％の添加を必要と
する。しかし、０．５０％を越えて過多に添加するとき
は、強度が過度に高くなると同時に、圧延後の冷却を制
御しても、結晶粒の粗大化が起こるので、添加量は０．
５０〜２．００％の範囲とする。

本発明の方法においては、用いる鋼は、上記した元素に
加えて、Ｎｂを含有していてもよい。

Ｎｂは、浸炭焼入時の結晶粒を微細に保持する効果を有
する。しかし、過多に添加するときは、上記効果が飽和
すると共に、Ｎｂの炭窒化物等の析出が多くなり、加工
性を阻害するので、添加量は０．１０％以下とする。

更に、本発明において用いる銅は、Ａβ／Ｎβ／Ｎ重量
比１〜３．５の範囲であり、且つ、（ＡＮ−１−２Ｎ）
量が０．０４５〜０．０６５％の範囲となる条件下に、
Ａβ及びＮを含有することが必要である。

（Ａ　４　＋　２　Ｎ）量が上記範囲よりも少ないとき
、及びＡβ／Ｎ重量比が上記範囲からはずれているとき
は、熱間圧延前に所定の温度に加熱し、且つ、後述する
所定条件下に熱間圧延しても、このようにして得られる
圧延材は、冷間加工した後、浸炭処理に際して、オース
テナイト結晶粒の粗大化を防ぐに足る量のＡＩＮが析出
せず、オーステナイト結晶粒が粗大化する。一方、（八
β＋２Ｎ）量が上記範囲より多いときは、圧延前の加熱
によって、鋼中にＡｎＮを十分に溶は込ますことができ
ず、やはり浸炭時にオーステナイトが粗大化する。

即ち、本発明においては、鋼は（Ａｌ＋２Ｎ）量及びＡ
β／Ｎ重量比が共に所定の範囲にあるごとを要する。

更に、本発明の方法においては、上記のような鋼を熱間
圧延した後の圧延材における析出Ａ７！Ｎが４ｏｐｐｍ
以下であることを要する。

このように、熱間圧延後の圧延材における析出ＡｆｆＮ
量を４ｏｐｐｍ以下にするには、上記のように、本発明
に従って所定量のＡβ及びＮを含有する鋼を、熱間圧延
前にその（ＡＩ２４−２Ｎ）量によって次式で規定され
る温度Ｔ（℃）以上に加熱することによって達成される
。

Ｔ≧３７５０　（／’ｌ！−１２Ｎ）　＋９５０本発明
の方法においては、上記所定温度に加熱した後、その鋼
を熱間圧延するに際して、その仕上終了温度を８５０〜
９５０℃とすることが好ましい。仕上終了温度をこのよ
うに９５０℃以下とすることによって、圧延終了時のオ
ーステナイト結晶粒を微細化し、焼入性を低めることが
できる。

しかし、仕上温度が余りに低いときは、適冷Ｍｉ織が形
成されるので、仕上温度の下限を８５０　ｃとする。

更に、本発明の方法においては、ヘイナイト組織の発生
を避けると共に、フェライト・パーライト組織を生成さ
せるために、仕上圧延の終了後、３０℃／分以下の速度
にて徐冷することが必要である。冷却速度が３０℃／分
を越えるときは、ヘイナイト組織が生成し、前述したよ
うに、浸炭加熱時に結晶粒の粗大化が起こる。本発明に
従って、圧延材の組織をフェライト・パーライトとする
ことによって、浸炭加熱時の結晶粒の粗大化を有効に防
止することができる。上記徐冷の方法は、特に、限定さ
れるものではないが、通常、徐冷カバー又は徐冷炉中を
通過させるのがよい。

本発明においては、用いる材料は、線材でも棒材でもよ
＜、線材を用いる場合は、コイル状で徐冷しても、リン
グ状で徐冷してもよい。

光凱傅侠果 本発明の方法によるＣｒ−Ｍｏ肌焼鋼は、以上のように
、（Ａｊｌ！＋２Ｎ）量とＡ６／Ｎ重量比を特定した鋼
材を、熱間圧延前に上記（Ａρ＋２Ｎ）量によって前記
式にて規定される温度以上に加熱すると共に、仕上圧延
を所定の温度で終了し、更に、その後、所定の冷却速度
にて徐冷して、組織をフェライト・パーライトとしたも
のであるので、浸炭加熱時に結晶粒を細粒に保持するこ
とができ、かくして、焼入硬さのばらつきや焼入歪を低
減することができる。

実施班 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。

実施例１ 第１表に示す化学成分組成を有する本発明鋼及び比較鋼
の１５５鶴角鋼片を第２表に示すように、所定の温度に
加熱した後、所定の温度にて仕上圧延を終了し、次いで
、徐冷炉内で徐冷し、又は放冷して、２５ｎ径線材とし
た。

この線材を酸洗し、脱スケールした後、７６０℃で３時
間加熱した後、炉冷し、更に、１０〜５０％の冷間加工
を施し、９２５℃で３時間加熱後、水冷して、オーステ
ナイト結晶粒を測定した。

圧延ままでのＡｆＮ量と組織、及び９２５℃でのオース
テナイト結晶粒粗大化率を第２表に示す。

本発明による化学成分を有する鋼１及び２をそれぞれ用
いて、本発明の方法Ａ又はＢに従って得たＣｒ−Ｍｏ肌
焼鋼は、いずれも組織がフェライト・パーライトであっ
て、１０％及び５０％冷間加工部のいずれにおいても、
浸炭加熱時に結晶粒の粗大化が起こらない。

これに対して、本発明による化学成分をもたない鋼３及
び４をそれぞれ用いて、方法Ｃ及びＤに示すように、上
記とほぼ同様に処理するとき、組織はフェライト・パー
ライトを得ることができるが、浸炭加熱時に結晶粒が粗
大化する。また、本発明による化学成分を有する鋼２を
用いても、方法Ｅに示すように、圧延後、空冷するとき
は、フェライト及びパーライトと共に、ベイナイト組織
が生じ、浸炭加熱時に著しい結晶粒の粗大化が起こる。

また、方法Ｆに示すように、熱間圧延前の加熱温度が低
いときは、Ａ／Ｎが過多に生成し、その結果、組織はフ
ェライト・パーライトであるが、浸炭加熱時に著しい結
晶粒の粗大化が起こる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％にて Ｃ０．１２〜０．３０％、 Ｓｉ０．４０％以下、 Ｍｎ０．５０〜２．００％、 Ｃｒ０．７０〜１．５０％、 Ｍｏ０．１０〜０．５０％、 残部鉄及び不可避的不純物よりなり、 （Ａｌ＋２Ｎ）量が０．０４５〜０．０６５％であり、
   且つ、Ａｌ／Ｎ重量比が２．１〜３．５の範囲にある鋼
   を、その熱間圧延前に上記（Ａｌ＋２Ｎ）量によつて規
   定される温度Ｔ（℃） Ｔ≧３７５０（Ａｌ＋２Ｎ）＋９５０ に加熱し、この後に熱間圧延を行なない、８５０〜９５
   ０℃の範囲の温度で圧延を終了し、次いで、３０℃／分
   よりも遅い冷却速度にて冷却することを特徴とするＣｒ
   −Ｍｏ肌焼鋼の製造方法。
2. （２）重量％にて Ｃ０．１２〜０．３０％、 Ｓｉ０．４０％以下、 Ｍｎ０．５０〜２．００％、 Ｃｒ０．７０〜１．５０％、 Ｍｏ０．１０〜０．５０％、 Ｎｂ０．１０％以下、 残部鉄及び不可避的不純物よりなり、 （Ａｌ＋２Ｎ）量が０．０４５〜０．０６５％であり、
   且つ、Ａｌ／Ｎ重量比が２．１〜３．５の範囲にある鋼
   を、その熱間圧延前に上記（Ａｌ＋２Ｎ）量によつて規
   定される温度Ｔ（℃） Ｔ≧３７５０（Ａｌ＋２Ｎ）＋９５０ に加熱し、熱間圧延において、８５０〜９５０℃の範囲
   の温度で圧延を終了し、この後、３０℃／分よりも遅い
   冷却速度にて冷却することを特徴とするＣｒ−Ｍｏ肌焼
   鋼の製造方法。