JPH06271935A - 異方性の小さい高炭素冷延鋼板の製造法 - Google Patents

異方性の小さい高炭素冷延鋼板の製造法

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JPH06271935A
JPH06271935A JP6075793A JP6075793A JPH06271935A JP H06271935 A JPH06271935 A JP H06271935A JP 6075793 A JP6075793 A JP 6075793A JP 6075793 A JP6075793 A JP 6075793A JP H06271935 A JPH06271935 A JP H06271935A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼入れ・焼戻し等の熱処理時の寸法変化の小
さい高炭素冷延鋼板の製造方法。 【構成】 C:0.35〜1.40%、Si:0.10
〜0.70%、Mn:0.20〜1.5%、必要に応
じ、Mo,Cr,Ni,Bの1種以上を含有する組成鋼
を熱間圧延するに際し、Ar3 点温度以上で熱延を終了
し、この温度から巻取温度まで30℃/秒以上で冷却
し、550〜700℃の温度域で巻き取る。脱スケール
後に600〜680℃間の温度で焼鈍し、40%以上の
圧下率で冷間圧延、焼鈍、調圧することを特徴とする異
方性の小さい高炭素冷延鋼板の製造法。 【効果】 焼入れ・焼戻しによる寸法変化の面内異方性
が小さく、焼入れ後の寸法修正を必要としなく、生産性
を高められる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は焼入れ、焼戻し等の熱
処理時に寸法変化の小さい高炭素冷延鋼板の製造法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】高炭素冷延鋼板は、チェーン部品、ギヤ
ー部品、クラッチ部品等に用いられる。そしてこれら
は、各目的製品形状に成形加工後に、焼入れ焼戻し等の
熱処理により硬化させて、製造される。そこで、前記の
各製品の素材鋼板には、成形加工前は軟質で加工し易い
ことが、要求される。また、加工及び熱処理後の製品に
は、耐摩耗性、耐疲労性、耐衝撃性等の、高強度の機械
的性質とともに、焼入れ焼戻し後の寸法精度(寸法変化
ができるだけ小さいか、寸法が変化しても異方性が小さ
いこと)が要求される。
【0003】高強度、高靭性の高炭素薄鋼板の製造法を
開示したものとして、特開平03−24233号があ
る。これは「C,Si,Mn,P,Cu,Al,Niを
特定した高炭素薄鋼板を、焼き入れ後比較的高温で焼き
戻すことにより熱処理後の耐衝撃性、耐摩耗性に優れ製
造性と加工性に優れた鋼板を製造可能とする。」もので
ある。これに対して、焼入れ焼戻し後の寸法精度を確保
する技術については、ほとんど検討されておらず、高精
度の寸法が要求されるものについては、熱処理後に機械
加工を行っていた。この場合、高炭素鋼板は熱処理後の
硬度が高いために加工時間がかかり、また加工工具の消
耗が激しく生産性及びコストの面で支障をきたしてい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来の問題点を解消するものであり、焼入れ焼戻し等の熱
処理時の変形の異方性が小さい高炭素冷延鋼板の製造法
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべく
本発明は、重量%でC:0.35〜1.4%、Si:
0.10〜0.80%、Mn:0.20〜1.5%、あ
るいは更に必要に応じCr:1.5%以下、Mo:0.
50%以下、Ni:1.20%以下、B:0.0030
%以下、Al:0.0030%以下の1種以上を含有
し、残部が実質的に鉄からなる組成の鋼を熱間圧延する
に際し、Ar3 点温度以上で熱延を終了し、巻取温度ま
で30℃/秒以上で冷却し、550〜700℃の温度域
で巻き取り、引き続いて脱スケール後に600〜680
℃間の温度で焼鈍し、40%以上の冷延率で冷間圧延、
焼鈍、調圧することを特徴とする異方性の小さい高炭素
冷延鋼板の製造法である。
【0006】以下本発明の構成要件について詳述する。
最初に熱延後の焼鈍条件と冷間圧延条件の組み合わせに
より焼入れ焼戻し後の変形異方性が小さくなることを知
見した実験事実について述べる。本発明の高炭素冷延鋼
板は、鋼塊を熱間圧延後球状化焼鈍を施し、その後、1
回または中間焼鈍を挟んだ2回以上の冷間圧延を行い、
必要に応じて、調質圧延を施す。具体的にはC:0.5
0%、Si:0.18%、Mn:0.80%、Al:
0.035%の4.0mm厚みの熱延鋼板を脱スケール
し、後の冷延圧下率に合わせて研削した。この鋼板を5
50〜730℃×5時間の焼鈍を行い、冷延率:0〜8
0%の冷間圧延を行い0.80mm厚に調整後、670℃
×3時間の焼鈍を行った。2%の調質圧延後に100mm
φに打ち抜き、850℃×50分保定、40℃の油中に
焼入れ、400℃×50分の焼戻し処理後に円周方向の
寸法変化を測定した。円周方向での最大変化量と最小変
化量の差をΔDで表示した。熱処理による寸法変化があ
っても面内に異方性がなければ、あらかじめ熱処理前の
寸法を調整しておけばよいとの考えによる。図1にΔD
におよぼす熱延板焼鈍条件、冷延圧下率の関係を示し
た。図から明らかのように焼入れ、焼戻し後の寸法変化
の異方性は焼鈍温度、冷延圧下率に影響されること、焼
鈍温度には最適温度域があり、それは600〜680℃
の温度で冷延圧下率は40%以上に高くした方が異方性
が小さくなることがわかる。従って焼入れ、焼戻し後の
寸法変化が小さい条件として焼鈍温度:600〜680
℃と冷延圧下率40%以上の組み合わせを特定した。好
ましい範囲は熱延板の焼鈍温度630〜670℃で、冷
延圧下率は50%以上である。
【0007】このように熱延板焼鈍と冷延条件の組み合
わせにより、焼入れ、焼戻しによる寸法変化の面内異方
性が小さくなる。一方、調質圧延直前の再結晶焼鈍温度
は焼入れ異方性にあまり影響せず、通常行われている範
囲でよい。
【0008】次に本発明を構成する鋼組成について説明
する。Cは最終製品として使用する場合の焼入れ硬度を
支配する重要な元素である。このため最低でも0.35
%必要である。一方、C量が多くなりすぎると焼入れ時
に割れが発生するので1.4%を上限とした。Si含有
量が0.80%を超えると、フェライトが固溶強化され
鋼板が脆化する傾向をみせることから上限を0.80%
に特定した。下限は特定する必要がない。Mnは焼入れ
性を高める元素であるが、Mnが高すぎると焼入れ、焼
戻し後の衝撃特性、水素脆性を劣化させるPの偏析を助
長する元素のため、Mn量1.5%を上限に特定した。
下限は焼入れ性を確保するため0.2%は必要である。
【0009】その他Cr,Mo,Ni,B,Alの1種
または2種以上を必要に応じて添加する。Crは従来か
ら焼入れ性を高めると同時に炭化物析出による耐摩耗性
を向上させる元素であることが知られている。1.5%
を超えるとこの効果が飽和するので添加する場合は1.
5%まで添加する。Moは焼入れ時のオーステナイトの
粗大化温度を高めると同時に焼入れ、焼戻しによる軟化
抵抗を高めることが知られている。しかし、0.50%
以上の添加はその効果が飽和する。本発明では必要に応
じ0.50%以下の範囲で添加する。Niは固溶体で強
化に有効な元素であると同時に靭性を高める元素である
ことが知られている。本発明の方法でも靭性を特に必要
とする場合は1.5%以下の範囲で添加する。Bは従来
から焼入れ性を高める元素として知られている。本発明
でも焼入れ性を高めるため、必要に応じて0.0030
%以下の範囲で添加される。Alは脱酸材として添加さ
れることが知られている。本発明の方法でも0.080
%以下の範囲で必要に応じ添加される。
【0010】このような組成の鋼は転炉、あるいは電気
炉等の通常の溶解炉で溶製され、連続鋳造機、または鋼
塊−分塊圧延によりスラブが造られる。スラブは必要に
応じ、表面手入れを行う。次に熱間圧延され、熱延鋼帯
が製造される。熱延条件のうち、仕上げ温度、圧延後の
冷却条件は焼入れ歪の面内異方性に大きく影響する。仕
上げ温度がAr3点温度以下になると焼入れ・焼戻しに
よる歪の面内異方性が大きくなる。また熱延鋼板の板形
状劣化、冷却の不均一による材質バラツキも大きくなる
ので仕上げ温度はAr3 点温度以上にする必要がある。
熱間圧延後の冷却条件も重要である。仕上げ温度から巻
取温度までの冷却速度が遅くなると焼入れ・焼戻しによ
る寸法変化の面内異方性が大きくなるので熱延仕上げ温
度から巻き取りまでの平均冷却速度を30℃/秒以上に
する必要がある。好ましい範囲は35℃/秒以上であ
る。
【0011】熱延板は酸洗等で脱スケール後に炭化物の
球状化処理焼鈍を行う。この炭化物球状化焼鈍温度は6
00〜680℃で行う必要がある。好ましい範囲は63
0〜670℃である。球状化焼鈍された鋼板は冷間圧延
される。冷間圧延率も先述したように焼入れ・焼戻しに
よる形状変化の面内異方性に大きく影響し、40%以上
の圧下率が必要である。好ましい範囲は同様の理由から
50%以上である。このように高炭素冷延鋼板におい
て、熱延条件、焼鈍条件、及び冷延圧下率の組み合わせ
により、異方性が小さくなる理由は定かではないが、こ
れらにより、好ましい、集合組織が形成されるためと推
定される。
【0012】焼鈍温度は、次工程が冷間圧延か、調質圧
延かによって異なる。次に冷間圧延される場合は球状化
焼鈍と同様に600〜680℃間で行う必要があるが、
調質圧延に供される場合は再結晶すれば何度で焼鈍して
も本発明の特徴を損なわない。この調質圧延率も通常行
われている程度でよい。調質圧延された鋼板は必要に応
じ、スリットして需要家に供給され、打ち抜き等の加工
の後、焼入れ・焼戻しされ所望の特性に調整されるが、
本発明の方法で製造された鋼板は焼入れ・焼戻しによる
形状変化の面内異方性が小さく、熱処理後の寸法修正を
必要としないか、修正しても少しでよく、生産性を高め
る効果が大きい。
【0013】
【実施例】表1に示す組成の鋼を同表に示す製造条件で
製造した鋼板を150mmφの円盤を打ち抜き、直径変化
を測定した後、850℃×50分の加熱後に400℃×
55分の焼戻し処理を行い、円盤の直径を測定し、最長
径と最短径の差をもって焼入れ・焼戻し処理歪とし評価
した。本発明範囲内実施例のA〜I−1,2は鋼種が変
わってもいずれも円周方向の寸法差が小さい。一方、小
番号が−3は熱延までは本発明範囲実施例と同一である
が、球状化焼鈍温度、冷延圧下率の一方または両方が本
発明範囲外の実施例であるが、どの鋼種も焼入れ・焼戻
しによる円周方向での寸法変化の異方性が大きくなって
いる。C−4は熱延条件のみが本発明範囲外の実施例で
あるが、これも寸法変化の面内異方性が大きいことがわ
かる。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【発明の効果】以上実施例で述べたように熱延条件、球
状化焼鈍温度、冷間圧延率を特定することにより、焼入
れ・焼戻しによる寸法変化の面内異方性を小さくするこ
とが可能で、熱延条件、球状化焼鈍条件、冷延圧下率の
いずれか一つでも本発明範囲外になると寸法変化の異方
性が大きくなる。これは熱処理前の硬度が低い状態で成
形するのみで焼入れ後の寸法手入れを必要としなくな
り、工業的に大変有用な技術である。
【図面の簡単な説明】
【図1】球状化焼鈍温度と冷間圧延率の焼入れ・焼戻し
後の寸法変化の面内異方性への影響を説明する図面であ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%でC:0.35〜1.4%、S
    i:0.10〜0.80%、Mn:0.20〜1.5
    %、必要に応じてCr:1.5%以下、Mo:0.50
    %以下、Ni:1.20%、B:0.0030%以下、
    Al:0.080%以下の1種または2種以上を含有す
    る鋼を熱間圧延、脱スケール、焼鈍、冷間圧延、及び調
    質圧延を行う高炭素冷延鋼板の製造方法において、熱間
    圧延仕上げ温度をAr3 点温度以上とし、熱間圧延終了
    から巻き取りまでを30℃/秒以上で冷却し、550〜
    700℃の温度域で巻き取るとともに、冷間圧延前の焼
    鈍温度を600〜680℃とし、更に冷間圧延の圧下率
    を40%以上とすることを特徴とする異方性の小さい高
    炭素冷延鋼板の製造法。
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