JPH0568527B2

JPH0568527B2 -

Info

Publication number: JPH0568527B2
Application number: JP59225901A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Nagao; Kazutoshi Kunishige
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-10-29
Filing date: 1984-10-29
Publication date: 1993-09-29
Also published as: JPS61106715A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、浸炭特性のすぐれた熱間圧延鋼板の
製造方法に関する。さらに詳述すれば、本発明
は、熱間圧延鋼板を球状化焼鈍してから冷間加
工、特に打抜加工後、浸炭焼入れ処理を行う際、
浸炭期間中のオーステナイト結晶粒の粗大化を防
止する方法に関する。（従来の技術）多くの機械部品、例えばギヤーやスプロケツト
等の製造工程においては、通常、精密打抜加工が
用いられる。しかし、一般に精密打抜加工に用い
られる打抜型は高価である。したがつて、型寿命
をできるだけ長くするため加工用素材は軟質なも
のを選択して変形抵抗を少なくし、一方、製品に
必要な硬さ、強度は以後の浸炭焼入れ処理にて補
うことが行われている。いわゆる肌焼き鋼の使用
である。例えばJIS SCr、SCM、SNCNなどの
肌焼き鋼では、ます鋼中の炭化物を球状化し軟質
化する球状化焼鈍を行つて変形抵抗を十分小さく
してから精密打抜加工を行い所定の形状とし、次
いで浸炭、焼入れ処理を行つて最終製品とする。一方、圧延材に前処理として球状化焼鈍を行つ
た場合、後で行う浸炭処理時に非浸炭部（つま
り、母材部）のオーステナイト結晶粒が粗大化
し、内部硬さを必要以上に高めたり、焼入れ歪や
靭性の低下を招きやすいことはよく知られてい
る。上記のオーステナイト結晶粒の粗大化を防止
する方法としては、Al、Ｎ量を規制する方法が
例えば特開昭59−123714号に開示されている。す
なわち、熱間圧延に際しての加熱温度、ならびに
Al／Ｎおよび（Al＋2N）の各量を規定して熱間
圧延後のAl含有量を40ppm以下に限定すること
により浸炭処理期間中のオーステナイト結晶粒の
粗大化を阻止するのである。しかし、本発明者らの研究結果によれば、熱間
圧延鋼板を素材とする場合には単にAl、Ｎ量を
規制するだけではオーステナイト結晶粒の粗大化
は防止できない。すなわち、通常の熱間圧延条件
下では、巻取時にAlNはフエライト粒界のみに
析出し、次工程の球状化焼鈍時にAlNが粗大凝
集化するため浸炭焼入れ時にオーステナイト化す
ると、フエライト粒界から生成するオーステナイ
トには粒成長抑制効果を示すが、フエライト粒内
から生成するオーステナイトには何の抑制効果を
示さない。したがつて、粒内から生成したオース
テナイトは容易に粗大化してしまう。AlNより
強いオーステナイト結晶粒成長抑制効果を持つ
TiやNbの添加が必要となる。しかし、これらの
元素は高価であるとともに、球状化焼鈍後の母材
の強度を高め、成形性を著しく劣化させるという
欠点を持つ。（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的とするところは、上述のような問
題点を特殊な元素の添加を必要とせず、かつ通常
の製造工程を大幅に変えることなく解消する方法
を提供することである。（問題点を解決するための手段）本発明者らは、研究の結果、AlとＮとの量を
規制するとともに、併せて熱間圧延条件を規制す
ることで上述のような従来技術の問題点を一挙に
解決することができることを知り、本発明を完成
した。すなわち、本発明によれば、Al、Ｎ量を所定
範囲内に調節することによつて所定量のAlNを
生成させて浸炭時時のオーステナイト結晶粒の粗
大化を抑制するとともに、Ar₃点以上の高温仕上
げおよび350〜550℃での巻取りを行うことによつ
て、それらの相乗的効果を利用してオーステナイ
ト結晶粒の粗大化を抑制し、更には圧延に先立つ
加熱を比較的低温度で行つてオーステナイト結晶
粒の細粒化、つまり圧延後のフエライト結晶粒の
細粒化を図り、この点からも板材の浸炭特性を著
しく改善しようとするのである。ここに、本発明の要旨とするところは重量％で、Ｃ：0.05〜0.50％、Si：0.40％以下、 Mn：0.20〜1.20％、Al：0.02％以上、Ｎ：0.0050〜0.0160％でかつ（Al＋2N）≧0.040％、（Al＋5N）≦0.11％、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼を、1200℃以下に加熱し
てから、Ar₃点以上の仕上温度、350〜550℃の巻
取温度で熱間圧延後球状化焼鈍を行うことを特徴
とする浸炭特性のすぐれた鋼板の製造法である。
なお、必要により、焼入れ性をさらに改善するた
めにCr：1.5％以下、Mo：1.0％以下の少なくと
も１種をさらに加えてもよい。（作用）本発明において鋼組成および熱間圧延条件を上
述の如く限定した理由についてさらに詳述する。Ｃ：Ｃは浸炭焼入れ後の母材部にも所定の硬度を
確保するために、母材の組成として少なくも
0.05％含有させることが必要である。しかし、
0.50％以上含有させるとむしろ焼入れ後の靭性
を劣化させるので本発明ではＣ量は0.50％を上
限とする。 Si：Siは脱酸剤として添加するが、Siが0.40％以
上含有させるとＢ系介在物が多くなり母材の加
工性を劣化させるので0.40％を上限とする。 Mn：Mnは焼入れ性を増し、母材部の硬度を高
くするために必要な元素であるが、Mn含有量
が多すぎると靭性を劣化させるので本発明では
0.20〜1.20％の範囲とする。 Cr、Mo：これらを元素は焼入れ性を改善する元
素として有効であるが、含有量が多すぎると焼
入れ性が増しすぎ靭性を劣化させるのでCr：
1.5％、Mo：1.0％をそれぞれ上限とする。なお、これら２種の元素は所望元素であり、
それらを添加すると製造コストをかなり高める
ため、必ずしも必要としない。 Al、Ｎ：本発明にあつて、AlとＮはAlNを生成
し、浸炭時のオーステナイト結晶の粗大化を抑
制する効果を持つが、Al0.02％未満、N0.0050
％未満でかつ（Al＋2N）0.040％未満ではオー
ステナイト結晶粒の粗大化を防ぐのに必要な
AlN量が確保できない。一方、（Al＋5N）が0.11％超では後述する熱
間圧延時の加熱温度ではAlNを固溶させるこ
とができず、やはり浸炭処理時にオーステナイ
ト結晶粒が粗大化する。また、Ｎを0.0160％を
超えて添加してもオーステナイト結晶粒粗大化
抑制効果が飽和し、かつ連続鋳造時のスラブ表
面疵を招く等の問題があるため、本発明では
0.0160％を上限とする。その他、本発明が対象とする鋼には付随不純
物が存在してもよく、例えば、ＳおよびＰなど
はそれぞれ、0.010％以下、0.020％以下程度存
在してもよい。加熱温度：浸炭焼入れ後の母材部の靭性を確保す
るためには、熱間圧延に際しての加熱温度を
1200℃以下にする必要がある。すなわち、母材
部の靭性を良くするためには、圧延前のオース
テナイト結晶粒が細かい状態でまず熱間圧延を
行い、このため、加熱温度を1200℃以下とし、
これにより熱間圧延後のフエライト粒を細粒に
し、このようにフエライト結晶粒を微細化する
ことによつて浸炭時のオーステナイト結晶粒を
微細化する必要があるためである。かくしてオ
ーステナイト結晶粒の粗大化が阻止され、母材
部の靭性が確保されるだけでなく、浸炭焼入時
を焼入れ歪も少なくなる。仕上温度：Ar₃点より低い温度で仕上圧延を行う
と母材の加工性が劣化するばかりでなく、圧延
中にAlNが析出し浸炭時にオーステナイト結
晶粒が粗大化してしまうので、仕上げ温度は
Ar₃点以上に規定する。巻取温度：巻取温度が550℃を超えると、巻取時
にフエライト粒界のみにAlNが析出し、粒内
から生成するオーステナイト結晶粒の成長抑制
効果を示さない。すなわち、550℃以下の低温
巻取りでは熱間圧延ままの状態のときAlNは
固溶しており次工程の球状化焼鈍時にAlNが
フエライト粒界および粒内に微細析出しオース
テナイト結晶粒の粗大化が抑制されるのであ
る。一方、巻取温度が350℃未満となるとベイナ
イト、マルテンサイト等の変態組織がみられ熱
間圧延鋼板の強度が高くなりすぎ、たとえ球状
化焼鈍しても精密打抜加工用素材として必要な
軟質化が図れない。よつて、本発明にあつては巻取温度を350〜
550℃の範囲内に制限する。なお、球状化焼鈍条件としては特に制約はな
く、通常行なわれている如く、精密打抜加工用素
材として必要な硬度の上限、例えばH_RB80を得る
条件であれば良い。次に本発明を実施例によりさらに具体的に説明
する。実施例１本例はオーステナイト結晶粒の粗大化に及ぼす
巻取温度の影響をみる。まず、第１表に示す鋼組成を有する本発明にお
いて規定する範囲内の鋼を用いて、1150℃に加熱
し、810℃で仕上圧延を行い、次いで680℃×10h
の球状化処理後浸炭焼入れを行つたときのオース
テナイト結晶粒粗大化状況を添付図面にグラフに
まとめて示す。図示結果より明らかなように、
550℃以下の巻取時にオーステナイト結晶粒の粗
大化が大幅に抑制されるのが分かる。浸炭処理は
カーボンポテンシヨン0.9％の浸炭ガスを使い900
℃×90分行い、次いで油浴中で焼入れした。な
お、オーステナイトの粗大化率は粒度No.６以上の
結晶粒の面積率で示す。第１表（重量％）Ｃ Si Mn Cr Al Ｎ Ar₃点 0.21 0.18 0.72 1.01 0.032 0.0092 780℃ 実施例２第２表に示す組成の鋼を1150℃加熱、810℃仕
上、500℃巻取の圧延条件で圧延し、これを680℃
×15hの球状間焼鈍した後、900℃に昇温しその
温度で90分保持した後のオーステナイト粒の粗大
化率を同表に示す。同表に示す結果より明らかなように、Al≧
0.02、Ｎ≧N0.0050％、（Al＋2N）≧0.040％、（Al
＋5N）≦0.11％を満たす成分系のみオーステナイ
トの粗大化が抑制されているのが分かる。また、
資料No.９、10のようにTiまたはNb添加鋼板では
球状化焼鈍後の硬度が高く、精密打抜加工に対し
て不利である。実施例３次に第２表のＡ鋼（Ar₃点795℃）を種々の圧
延条件で熱間圧延し、これを690℃×15hの球状
化焼鈍した後、900℃で90分加熱してガス浸炭−
油焼入れを行つた。その際の各工程での条件およ
び得られた鋼板の特性を第３表にまとめて示す。
浸炭焼入れ条件は実施例１に同じであつた。同表に示す結果より明らかなように、本発明の
規定する範囲内の条件下では単にオーステナイト
結晶の粗銅化が抑制され、浸炭焼入れ後の靭性も
確保されるだけでなく、精密打抜加工用素材とし
て軟質でかつ最終製品として優れた特性を示して
いる。

【表】

【表】 (注) ＊：本発明の範囲外

【図面の簡単な説明】

添付図面はオーステナイトの粒成長に与える熱
間圧延巻取温度の影響を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で、Ｃ：0.05〜0.50％、Si：0.40％以下、 Mn：0.20〜1.20％、Al：0.02％以上、Ｎ：0.0050〜0.0160％でかつ（Al＋2N）≧0.040％、（Al＋5N）≦0.11％、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼を、1200℃以下に加熱し
てから、Ar₃点以上の仕上温度、350〜550℃の巻
取温度で熱間圧延後球状化焼鈍を行うことを特徴
とする浸炭特性のすぐれた鋼板の製造法。２重量％で、Ｃ：0.05〜0.50％、Si：0.40％以下、 Mn：0.20〜1.20％、Al：0.02％以上、Ｎ：0.0050〜0.0160％でかつ（Al＋2N）≧0.040％、（Al＋5N）≦0.11％、 Cr：1.5％以下およびMo：1.0％以下の少なく
とも１種、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼を、1200℃以下に加熱し
てから、Ar₃点以上の仕上温度、350〜550℃の巻
取温度で熱間圧延後球状化焼鈍を行うことを特徴
とする浸炭特性のすぐれた網板の製造法。