JPH0432514A - 圧延ままで表面異常相のない軟質線材の製造方法 - 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】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は圧延ままで表面異常相のない軟質線材の製造方
法にかかわり、さらに詳しくは、自動車用部品、建設機
械用部品等の製造に際して、圧延ままで表面異常相かな
く且つ軟化焼鈍を省略して引き抜ぎ、切削、論量鍛造等
の冷間加工を容易に行うことができる軟質線材の製造方
ン去に関するもので・ある。

［従来の技術］ 従来、自動車用部品、建設機械用部品等は、引き抜き、
切削、冷間鍛造等の冷間加工の前に冷間加工性の向上を
目的として、軟化焼鈍が行われている。これらの焼鈍は
通常数時間を要し、焼鈍処理のコストは近年のエネルギ
高騰とともにこれらの機械部品の製造コストのなかで大
きなウェイトを占めようになってきている。

このために、さらにまた生産性の向上の観点から冷間加
工の荊の軟化焼鈍省略の指向は強い。

これに対して、特公昭５９−３１５７３号公報には、熱
間圧延後７００〜８５０℃まで急冷、その後７００〜７
７５℃まて保持もしくは５℃／秒以下て冷却、その後６
００〜６７５℃を０．０２５〜０．２５℃／秒て冷却す
る熱間圧延線材の直接熱処理方法か示されている。

また、特公平１−１２８１５号公報には、特定組成から
なる鋼をＡｃ３変態点以上に加熱して熱間圧延し、ＡＣ
３変態点〜ＡＣ３変態点＋２００℃で総減面率４０％以
上の仕上げ圧延を行った後、冷却速度００５〜ｂ 優れた低合金鋼の製造方法か示されている。

［発明か解決しようとする課題］ しかし、前記特公昭５９−３１５７３号公報の方法では
圧延後の冷却に時間を要して生産性が悪く、また上限近
くの冷却速度を選択すると軟化焼鈍レベルまて十分に軟
化しない等の欠点かある。

また、特公平１−１２８１５号公報による方法では、圧
延仕上げ直後のオーステナイト結晶粒度を６番以上とし
、熱間圧延ままて微細なフェライト・パーライト組織を
得ることを狙いとしている。しかしながら、この方法で
得られる熱間圧延ままでの線材は、冷間加工性は従来の
軟化焼鈍に比べて不十分であり、さらに、表面にフェラ
イ）・分率が９０％以上である異常相（以下、表面異常
相と呼ぶ）か現出する。

以上のように圧延ままでの軟質線材は実用化に至ってい
ないのか現状である。

本発明の目的は、熱間圧延ままて従来の軟化焼鈍レベル
の優れた冷間加工性を保証し、且つ表面異常相か存在し
ない軟質線材の製造方法を提供しようとするものである
。

［課題を解決するための手段、作用］ 本発明者らは、熱間圧延ままで従来の軟化焼鈍レベルの
優れた冷間加工性を保証し、且つ表面異常相か存在しな
い軟質線材を実現するために、鋭意検討を行ない次の知
見を得た。

（１）従来の軟化焼鈍材と同等レベルの冷間加工性を熱
間圧延ままて得るためには、圧延仕上げ直後のオーステ
ナイト結晶粒度を８番以上として、熱間圧延ままてベイ
ナイト分率が５％以下で且つ微細なフェライト・パーラ
イト組織を得なけれはならない。

（２）圧延仕上げ直後のオーステナイト結晶粒度を８番
以上とするためには、次の３点が必須である。

■　特定量の日、Ｎ等の炭窒化物生成元素を含有する鋼
材を用い、圧延加熱温度を９００〜１２５０℃に限定し
て、圧延加熱時のオーステナイト粒の粗大化を防止する
こと。

■　８８０℃以上の温度範囲で総減面率５０％以上の圧
延を行い、再結晶によりオーステナイト粒を６〜７番程
度に細粒化すること。

■　８８０℃未満の温度範囲で、「減面率１０％以上の
圧延後、直ちに鋼材表面温度が一旦Ｍｓ点〜７００℃と
なるように冷却し、引き続いて減面率１０％以上の圧延
を行う」工程を１回以上有する工程で圧延を行うことに
より、各バスでの歪を累積し、累積大荒による再結晶細
粒化を促進し、さらに最終圧延出側の鋼材表面温度を７
５０〜８８０℃とすることにより、オーステナイト粒の
成長粗大化を抑制すること。

（３）さらに、ベイナイト分率を５％以下に抑えて良好
な冷間加工性を有するためには、捲取り後コイル状で、
　７００〜５５０℃を平均冷却速度で０．０５〜ｂ である。

（４）また、表面異常相は什上げ圧延−捲取り間の脱炭
かその主たる原因であり、什上げ圧延後綿材の表面温度
か７００〜８００℃となるように急冷した後捲取ること
により、表面異常相の発生は防止できる。

本発明は以上の新規なる知見にもとづいてなされたもの
であって、その要旨とするところは、 重量比として、 Ｃ：０．１０〜０５０％、 Ｓｉ：０．０１〜０．４０％、 Ｍｎ：０．２５〜１．７０％、 Ｓ：０．０１〜０．１５％、 人文：０．０１５〜０．０５％、 Ｎ：０．００３〜０．０２０％、 を含有し、 Ｐ：０．０３５％以下に制限し、 さらにまたは、 Ｃｒ：１．５％以下、 Ｎｉ：３．５％以下、 Ｍｏ：１．０％以下、 Ｂ・０．００５％以下 の１種または２種以上を含有し、 さらにまたは、 Ｔｉ：０．００５〜０．０４％、 Ｎｂ：０．００５〜０１％、 Ｖ００３〜０．３％ の１種または２種以上を含有し、残部か鉄および不可避
的不純物からなる鋼を熱間圧延するに際して、 （Ａ）　　９００〜１２５０℃に加熱する工程と、（Ｂ
）　　８８０℃以上の温度範囲で総減面率５０％以上の
圧延を行う工程と、 （Ｃ）その後、８８０℃未満の温度範囲で、「減面率１
０％以上の圧延後、直ちに鋼材表面温度が一旦Ｍｓ点〜
７００℃となるように冷却し、弓き続いて減面率１０％
以上の圧延を行う」工程を１回以上有する工程で圧延を
行い、最終圧延出側の鋼材表面温度を７５０〜８８０ｔ
とする工程と、 （Ｄ）仕上げ圧延後、該線材の表面温度か７００〜８０
０℃となるように急冷した後捲取る工程と、 （Ｅ）その後コイル状で　７００〜５００℃の温度範囲
を平均冷却速度で０．０５〜ｂ る工程とを有してなることを特徴とする圧延ままて表面
異常相のない軟質線材の製造方法にある。

以下に、本発明の詳細な説明する。

ます、Ｃは機械部品としての最終製品の強度を増加させ
るのに有効な元素であるか、０１０％未満では最終製品
の強度が不足し、また０、５０％を越えるとむしろ最終
製品の靭性の劣化を招くので、含有量を０，１０〜０．
５０％とした。

次に、Ｓｌは脱酸元素としておよび固溶体硬化による最
終製品の強度を増加させることを目的として添加するが
、０．０１％未満てはこれらの効果は不十分であり、一
方、　０．４％を超えるとこれらの効果は飽和しむしろ
最終製品の靭性の劣化を招くので、その含有量を０．０
１〜０．４％とした。

Ｍｎは焼入れ性の向上を通じて、最終製品の強度を増加
させるのに有効な元素であるが、０．２５％未満ではこ
の効果は不十分であり、方、　１７％を超えるとこの効
果は飽和しむしろ最終製品の靭性の劣化を招くので、そ
の含有量を０２５％〜１．７％とした。

また、Ｓは鋼中てＭｎＳとして存在し、被剛性の向上お
よび組織の微細化に寄与するか、０．０１％未満ではそ
の効果は不十分である。一方、０．１５％を超えるとそ
の効果は飽和し、むしろ靭性の劣化及び異方性の増加を
招く。以上の理由から、Ｓの含有量を００１〜０．１５
％とした。

次に、Ａｎは脱酸元素および結晶粒微細化元素として添
加するか、　０．０１５％未満ではその効果は不十分で
あり、一方、０．０５％を超えるとその効果は飽和し、
むしろ靭性を劣化させるので、その含有量を０．０１５
〜００５％とした。

さらに、ＮはＡρＮの析出挙動を通じて、オーステナイ
ト粒／フェライト・パーライト組織の微細化に寄与する
か、　０．００３％未満ではその効果は不十分であり、
一方、　０．０２０％超では、その効果は飽和しむしろ
靭性の劣化を招くので、その含有量をＮ：　０．００３
〜０．０２０％とした。

一方、Ｐは鋼中で粒界偏析や中心偏析を起こし、靭性劣
化の原因となる。特にＰが０．０３５％を超えると靭性
の劣化か顕著となるため、０．０３５％を上限とした。

次に本発明で用いる鋼においては、Ｃｒ、　ＮｉＭｏ　
　Ｂの１種又は２種以上を含有させることができる。こ
れらの元素は焼入れ性の増加により最終製品の強度を増
加させるために添加する。

ただしこれらの元素の多量添加は熱間圧延ままでベイナ
イト、マルテンサイト組織を生じて硬さの増加を招き、
また経済性の点て好ましくないためその含有量を、 Ｃｒ：１．５％以下、 Ｎｉ　：　３．５％以下、 Ｍｏ：１．０％以下、 Ｂ　＋０．００５％以下 とした。

さらに本発明においては、粒度調整の目的で、Ｔｉ、　
Ｎｂ、　Ｖ　（７）　１　ｆｍ又は２種以上を必須元素
として含有させることができる。しかしながら、Ｔユ含
有量が０．００５％未満、Ｎｂ含有量か０．００５％未
満、Ｖ含有量が０．０３％未満ではその効果は不十分て
あり、一方、Ｔｉ　：　　０．０４０％超、Ｎｂ　：　
０．１０％超、Ｖ：０．３０％超では、ソノ効果は飽和
し、むしろ靭性を劣化させるのて、これらの含有量を７
ｉ　、　　０．００５〜０．０４０％、　Ｎｂ：　　０
．００５〜０．１％　■００３〜０．３％とした。

次に、本発明において、熱間圧延条件を限定した理由に
ついて述べる。

まず、加熱温度を９００〜１２５０℃としたのは、９０
０℃未満の加熱温度では粗圧延−中間圧延温度が低くな
り再結晶域圧延によるオーステナイト粒の細粒化か不十
分であるためであり、また１２５０℃以上の加熱温度で
はオーステナイト結晶粒か顕著に粗大化するためである
。

次に、８８０℃以上の温度範囲で総減面率５０％以上の
圧延を行うのは、再結晶によりオーステナイト粒を６〜
７番程度に細粒化するためてあり、総減面率５０％以上
としたのは、これ未満ては再結晶細粒化の効果が小さい
ためである。

また、８８０℃未満の温度範囲で、「減面率１０％以上
の圧延後、直ちに鋼材表面温度か一旦Ｍｓ点〜７００℃
となるように冷却し、引き続いて減面率を１０％以上の
圧延を行う」工程を１回以上有する工程で圧延を行い、
最終圧延出側の鋼材表面温度を７００〜８８０℃とする
のは、以下の理由による。８８０℃未満の温度範囲にお
ける圧延では、通常、再結晶か困難て、主として回復に
より加工歪の解放か起こるため、オーステナイト粒の細
粒化は困難である。これに対して、圧延後直ちに冷却し
て回復による加工歪の解放を抑制して歪を累積させ、実
質的に大きな歪を残存させれば、再結晶細粒化が可能で
ある。この現象は、「減面率１０％以上の圧延後、直ち
に鋼材表面温度か一旦Ｍｓ点〜７００℃となるように冷
却し、引き続いて減面率１０％以上の圧延を行う」工程
を１回以上有する工程で圧延を行うことによって実現可
能である。ここで、冷却前後の減面率１０％以上とした
のは、減面率１０％未満では累積される歪量が小さいた
め再結晶細粒化に対する効果が不十分なためである。ま
た、冷却後の表面温度をＭｓ点〜７００℃としたのは、
冷却後の表面温度が７００℃を超えると加工歪の解放の
抑制が不十分であり、方Ｍｓ点未満であると表層にマル
テンサイト組織が生じるためである。なお、加工歪の解
放の抑制の効果は、　６００℃未満に冷却することによ
って特に顕著になることから、可能ならば冷却後の表面
温度をＭｓ点点上上　６００℃未満とするのが望ましい
。また、本発明では８８０℃未満の温度範囲において、
「減面率１０％以上の圧延後、直ちに鋼材表面温度か一
旦Ｍｓ点〜７００℃となるように冷却し、引き続いて減
面率１０％以上の圧延を行う」工程の前後に任意の圧延
を行うことが可能であり、またこの工程を２回以上繰り
返す場合、連続して行っても、任意の圧延をはさんで行
っても良い。次に、最終圧延出側の鋼材表面温度を７５
０〜８８０℃の範囲とするのは、７５０℃未満の仕上げ
温度では、仕上げ圧延前または仕上げ圧延中に鋼材表層
部分でフェライトが生成する危険性があり、また仕上げ
温度が８８０℃を超えた場合、圧延直後のオーステナイ
ト粒が成長粗大化する危険性があるためである。

次に、仕上げ圧延後詰線材の表面温度が７００〜８００
℃となるように急冷した後捲取るのは、表面異常相の発
生を防止するためである。捲取り前の温度が８００℃を
超えると表面異常相発生防止の効果が不十分であり、ま
た捲取り前の温度が７００℃未満であると微細パーライ
トが生成して硬さが増加する危険性があるため、捲取り
温度範囲を７００〜８００℃とした。

また捲取り後、コイル状で７００〜５５０℃の温度範囲
を平均冷却速度で０．０５〜０．７℃／秒で冷却するの
は、７００〜５５０℃の冷却速度が０．７℃／秒を超え
ると、圧延冷却後の組織が、ベイナイトか５％以上混在
する組織となるためであり、一方００５℃／秒未満ては
徐冷の効果か飽和し、いたずらに時間を消費するためで
ある。なお、５５０℃以下の冷却は任意の冷却速度を選
ぶことができる。また、調整冷却の方法として、コイル
搬送ラインに徐冷カバーをかける等適宜の方法かとられ
る。

以下に、本発明の効果を実施例により、さらに具体的に
示す。

［実　施　例］ 第１表に供試材の化学成分を示す。

これらはいずれも転炉溶製後連続鋳造で鋳造された。１
６２ｍｍ角鋼片に分塊圧延後、第２表に示す圧延条件で
１９ｍｍ径線材に圧延した。本発明法の圧延Ｎｏ、Ｉお
よび比較例の圧延Ｎｏ、Ｉｌについては、圧延後コイル
搬送ラインに徐冷カバーをかけることにより調整冷却を
行った。また、比較例の圧延Ｎ　ｏ　、　Ｉｌｌで圧延
した材料についてのみ、　６８０℃×２時間加熱放冷の
条件で軟化焼鈍を行った。

冷間加工性の指標として硬さの評価を行った。第３表に
各鋼材の材質特性を本発明と比較例を対比して示す。こ
れから明らかなように、比較例圧延Ｎｏ、Ｉｌでは、表
面異常相が発生するが、本発明法では、表面異常相の発
生が防止でき、さらに本発明の圧延まま材では、ベイナ
イト分率が５％以下に抑えられ、また硬さレベルは比較
例圧延Ｎ　ｏ　、　Ｉｌｌの圧延まま材に比べて概ね）
ＩＶで１０以上軟化しており、この結果、「比較例圧延
Ｎｏ、ＩＩＩ　（従来法）の圧延材−軟化焼鈍」材とほ
ぼ同等の軟質化レベルを達成している。

［発明の効果コ 以上延べたごとく、本発明を用いれば、熱間圧延ままで
表面異常相がなく、且つ従来の軟化焼鈍レベルの優れた
冷間加工性を保証し得る軟質線材の製造が可能であり、
自動車用部品、建設機械用部品等の製造に際して、冷間
加工の前の軟化焼鈍の省略が可能で、大幅な製造コスト
低減と生産性の向上が可能となり、産業上の効果は極め
て顕著なるものがある。

他４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　重量比として、 Ｃ：０．１０〜０．５０％、 Ｓｉ：０．０１〜０．４０％、 Ｍｎ：０．２５〜１．７０％、 Ｓ：０．０１〜０．１５％、 Ａｌ：０．０１５〜０．０５％、 Ｎ：０．００３〜０．０２０％、 を含有し、 Ｐ：０．０３５％以下に制限し、残部が鉄および不可避
   的不純物からなる鋼を熱間圧延するに際して、 （Ａ）９００〜１２５０℃に加熱する工程と、（Ｂ）８
   ８０℃以上の温度範囲で総減面率５０％以上の圧延を行
   う工程と、 （Ｃ）その後、８８０℃未満の温度範囲で、「減面率１
   ０％以上の圧延後、直ちに鋼材表面 温度が一旦Ｍｓ点〜７００℃となるように冷却し、引き
   続いて減面率１０％以上の圧延を 行う」工程を１回以上有する工程で圧延を 行い、最終圧延出側の鋼材表面温度を７５０〜８８０℃
   とする工程と、 （Ｄ）仕上げ圧延後、該線材の表面温度が７００〜８０
   ０℃となるように急冷した後捲取る工程と、 （Ｅ）その後コイル状で７００〜５００℃の温度範囲を
   平均冷却速度で０．０５〜０．７℃／秒で冷却する工程
   とを有してなることを特徴とす る圧延ままで表面異常相のない軟質線材の 製造方法。 ２　鋼が、さらに、 Ｃｒ：１．５％以下、 Ｎｉ：３．５％以下、 Ｍｏ：１．０％以下、 Ｂ：０．００５％以下 の１種または２種以上を含有する、請求項１記載の圧延
   ままで表面異常相のない軟質線材の製造方法。 ３　鋼が、さらに、 Ｔｉ：０．００５〜０．０４％、 Ｎｂ：０．００５〜０．１％、 Ｖ：０．０３〜０．３％ の１種または２種以上を含有する、請求項 １または２記載の圧延ままで表面異常相のない軟質線材
   の製造方法。