JPH0987736A - 低合金鋼の球状化焼なまし方法 - Google Patents
低合金鋼の球状化焼なまし方法Info
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- JPH0987736A JPH0987736A JP24624895A JP24624895A JPH0987736A JP H0987736 A JPH0987736 A JP H0987736A JP 24624895 A JP24624895 A JP 24624895A JP 24624895 A JP24624895 A JP 24624895A JP H0987736 A JPH0987736 A JP H0987736A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、エネルギーコストを低減し、安価な
熱処理費用で炭化物の球状化に優れた低合金鋼の球状化
焼なまし方法を提供することを目的としている。 【解決手段】炭素：０．１５〜１．５０重量％、クロ
ム：０．１０〜２．５０重量％を含有する低合金鋼を加
熱、冷却して球状化焼なましを行うにあたり、上記低合
金鋼を（Ａ1 点−３０）〜（Ａ1 点−５）℃ の範囲の
温度に昇温してその温度に一定時間保持し、さらに（Ａ
1 点＋３０）〜（Ａ1 点＋５０）℃の範囲の最高温度に
昇温、保持してから、Ａ1 点以下の温度まで１５℃／時
間以下の速度で冷却することを特徴とする低合金鋼の球
状化焼なまし方法である。
熱処理費用で炭化物の球状化に優れた低合金鋼の球状化
焼なまし方法を提供することを目的としている。 【解決手段】炭素：０．１５〜１．５０重量％、クロ
ム：０．１０〜２．５０重量％を含有する低合金鋼を加
熱、冷却して球状化焼なましを行うにあたり、上記低合
金鋼を（Ａ1 点−３０）〜（Ａ1 点−５）℃ の範囲の
温度に昇温してその温度に一定時間保持し、さらに（Ａ
1 点＋３０）〜（Ａ1 点＋５０）℃の範囲の最高温度に
昇温、保持してから、Ａ1 点以下の温度まで１５℃／時
間以下の速度で冷却することを特徴とする低合金鋼の球
状化焼なまし方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材の熱処理方法
に関し、詳しくは、塑性加工、切削加工を容易にし、さ
らに機械的性質をも改善する目的で鋼中の炭化物を球状
化する熱処理技術に係わる。
に関し、詳しくは、塑性加工、切削加工を容易にし、さ
らに機械的性質をも改善する目的で鋼中の炭化物を球状
化する熱処理技術に係わる。
【０００２】
【従来の技術】自動車および産業機械等に用いられる機
械部品には、従来から炭素鋼または合金鋼が素材として
汎用されている。これら機械部品は、通常、棒鋼線材を
球状化焼なまし、切断、冷間鍛造、最後に切削等の加工
を行うことによって製造されている。その際、冷間鍛造
は、製品の加工精度、量産性及びコストの点で優れてい
るので多用されるが、球状化焼なましは、鋼中炭化物を
球状化し、鋼材の変形抵抗を低下させて冷間鍛造性を向
上させる目的で施されるのである。
械部品には、従来から炭素鋼または合金鋼が素材として
汎用されている。これら機械部品は、通常、棒鋼線材を
球状化焼なまし、切断、冷間鍛造、最後に切削等の加工
を行うことによって製造されている。その際、冷間鍛造
は、製品の加工精度、量産性及びコストの点で優れてい
るので多用されるが、球状化焼なましは、鋼中炭化物を
球状化し、鋼材の変形抵抗を低下させて冷間鍛造性を向
上させる目的で施されるのである。
【０００３】ところで、その球状化焼なまし方法は、鋼
材に高温且つ長時間の加熱を施すため、熱処理費用がか
さみ、従来から問題視されていた。そこで、解決策とし
て、例えば特公平６−２８９８号公報は、高炭素クロム
軸受鋼の短時間球状化熱処理方法を開示し、具体的には
図２に示すヒートパターンで鋼材を処理することを提案
した。また、特開平４−３６２１２３号公報は、軸受用
鋼素材の製造方法として、図３に示すヒートパターンの
採用を提案している。
材に高温且つ長時間の加熱を施すため、熱処理費用がか
さみ、従来から問題視されていた。そこで、解決策とし
て、例えば特公平６−２８９８号公報は、高炭素クロム
軸受鋼の短時間球状化熱処理方法を開示し、具体的には
図２に示すヒートパターンで鋼材を処理することを提案
した。また、特開平４−３６２１２３号公報は、軸受用
鋼素材の製造方法として、図３に示すヒートパターンの
採用を提案している。
【０００４】しかしながら、特公平６−２８９８号公報
記載の方法は、従来２０時間かかっていたものを１０時
間にした効果はあっても、依然として長時間で、且つ数
回の繰り返し熱サイクルを加えるものであり、エネルギ
ーコスト及び温度制御の点では上記問題が残されたまま
である。また、特開平４−３６２１２３号公報記載の方
法は、エネルギーコストの点では改善されているもの
の、本来重視すべき炭化物の球状化という点が不十分で
あった。
記載の方法は、従来２０時間かかっていたものを１０時
間にした効果はあっても、依然として長時間で、且つ数
回の繰り返し熱サイクルを加えるものであり、エネルギ
ーコスト及び温度制御の点では上記問題が残されたまま
である。また、特開平４−３６２１２３号公報記載の方
法は、エネルギーコストの点では改善されているもの
の、本来重視すべき炭化物の球状化という点が不十分で
あった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を鑑み、エネルギーコストを低減し、安価な熱処理費用
で炭化物の球状化に優れた低合金鋼の球状化焼きなまし
方法を提供することを目的としている。
を鑑み、エネルギーコストを低減し、安価な熱処理費用
で炭化物の球状化に優れた低合金鋼の球状化焼きなまし
方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため、クロムを含む低合金鋼の球状化焼なまし
条件に関して鋭意調査研究を重ね、鋼中炭化物の球状化
には炭化物中に含まれるクロムが大きな影響を及ぼして
いることを見いだし、さらに、球状化焼なましの最高加
熱温度保持前の炭化物中に含まれるクロム量が球状化に
大きく影響していることを確認できた。すなわち、炭化
物中に含まれるクロム量が多いほど、その後の冷却中に
成長する炭化物の核が多く残留し、球状化程度は向上す
ることが明らかとなった。その理由は、最高加熱温度に
おいて炭化物中に含まれるクロム量が多いほど炭化物が
溶解しにくく、特に小さな炭化物の核が残留しやすく、
これらの核がその後の冷却中に成長して球状化するため
である。そして、発明者は、この検討結果を具現化する
ための球状化焼なまし条件を検討し、本発明を創案する
に至った。
達成するため、クロムを含む低合金鋼の球状化焼なまし
条件に関して鋭意調査研究を重ね、鋼中炭化物の球状化
には炭化物中に含まれるクロムが大きな影響を及ぼして
いることを見いだし、さらに、球状化焼なましの最高加
熱温度保持前の炭化物中に含まれるクロム量が球状化に
大きく影響していることを確認できた。すなわち、炭化
物中に含まれるクロム量が多いほど、その後の冷却中に
成長する炭化物の核が多く残留し、球状化程度は向上す
ることが明らかとなった。その理由は、最高加熱温度に
おいて炭化物中に含まれるクロム量が多いほど炭化物が
溶解しにくく、特に小さな炭化物の核が残留しやすく、
これらの核がその後の冷却中に成長して球状化するため
である。そして、発明者は、この検討結果を具現化する
ための球状化焼なまし条件を検討し、本発明を創案する
に至った。
【０００７】すなわち、本発明は、炭素：０．１５〜
１．５０重量％、クロム：０．１０〜２．５０重量％を
含有する低合金鋼を加熱、冷却して球状化焼なましを行
うにあたり、上記低合金鋼を（Ａ1 点−３０）〜（Ａ1
点−５）℃ の範囲の温度に昇温してその温度に一定時
間保持し、さらに（Ａ1 点＋３０）〜（Ａ1 点＋５０）
℃の範囲の最高温度に昇温、保持してから、Ａ1 点以下
の温度まで１５℃／時間以下の速度で冷却することを特
徴とする低合金鋼の球状化焼なまし方法である。また、
本発明は、上記一定時間を０．５ 〜２．０時間の範囲
でクロム含有量に応じて定めることを特徴とする低合金
鋼の球状化焼なまし方法である。
１．５０重量％、クロム：０．１０〜２．５０重量％を
含有する低合金鋼を加熱、冷却して球状化焼なましを行
うにあたり、上記低合金鋼を（Ａ1 点−３０）〜（Ａ1
点−５）℃ の範囲の温度に昇温してその温度に一定時
間保持し、さらに（Ａ1 点＋３０）〜（Ａ1 点＋５０）
℃の範囲の最高温度に昇温、保持してから、Ａ1 点以下
の温度まで１５℃／時間以下の速度で冷却することを特
徴とする低合金鋼の球状化焼なまし方法である。また、
本発明は、上記一定時間を０．５ 〜２．０時間の範囲
でクロム含有量に応じて定めることを特徴とする低合金
鋼の球状化焼なまし方法である。
【０００８】本発明を鋼材の熱処理に採用することで、
鋼材を高温にさらす時間を従来に比べ大幅に短縮できる
ようになり、球状化に要するエネルギーコストを低減で
き、さらには球状化程度も従来より一層促進できるよう
になる。
鋼材を高温にさらす時間を従来に比べ大幅に短縮できる
ようになり、球状化に要するエネルギーコストを低減で
き、さらには球状化程度も従来より一層促進できるよう
になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係る低合金鋼の球状化焼
なましは、図１のヒートパターンで鋼材を熱処理するこ
とである。そして、本発明で、このヒートパターンを採
用した理由は、以下の通りである。 （１）（Ａ1 変態点−３０）〜（Ａ1 変態点−５）℃に
昇温し、一定時間保持すること、本発明では、鋼材の最
高加熱温度にする前に炭化物中にクロムをできるだけ濃
化させる必要がある。種々の温度で鋼材を保持した後の
炭化物中のクロム量を調査したところ、現実的な保持時
間を考慮した場合Ａ1 変態点直下が最もクロム量が多く
なり、Ａ1 変態点以上では鋼中の炭化物が基地に固溶を
始めるため、Ａ1変態点（以下、単にＡ1 点）より低い
温度が濃化に最も好ましいことがわかった。以上より、
本発明では、鋼材を最高温度に昇温する前に、上記温度
範囲に一定時間保持するようにしたのである。その保持
時間は、０．５ 〜２．０時間の範囲程度で十分であっ
た。その理由は、クロム含有量が多い程、保持時間は少
なくて良いが、０．５時間未満ではその効果がなく、ク
ロム含有量が最小の０．１重量％でも２時間を超える
と、その効果が飽和するためである。 （２）さらに、（Ａ1 点＋３０）〜（Ａ1 点＋５０）℃
に昇温し、保持すること、鋼材の最高加熱温度をこの範
囲に限定した理由は、この温度範囲外では、高すぎても
低過ぎても球状化は不十分となったためである。その理
由は、温度が高すぎると、炭化物の殆どが鋼材中に固溶
してしまい、球状炭化物の各生成サイトの密度が減少
し、結果として冷却時に再生パーライト組織が生じるた
めであり、また温度が低過ぎると、層状パーライトが固
溶せず鋼中に残存するからである。
なましは、図１のヒートパターンで鋼材を熱処理するこ
とである。そして、本発明で、このヒートパターンを採
用した理由は、以下の通りである。 （１）（Ａ1 変態点−３０）〜（Ａ1 変態点−５）℃に
昇温し、一定時間保持すること、本発明では、鋼材の最
高加熱温度にする前に炭化物中にクロムをできるだけ濃
化させる必要がある。種々の温度で鋼材を保持した後の
炭化物中のクロム量を調査したところ、現実的な保持時
間を考慮した場合Ａ1 変態点直下が最もクロム量が多く
なり、Ａ1 変態点以上では鋼中の炭化物が基地に固溶を
始めるため、Ａ1変態点（以下、単にＡ1 点）より低い
温度が濃化に最も好ましいことがわかった。以上より、
本発明では、鋼材を最高温度に昇温する前に、上記温度
範囲に一定時間保持するようにしたのである。その保持
時間は、０．５ 〜２．０時間の範囲程度で十分であっ
た。その理由は、クロム含有量が多い程、保持時間は少
なくて良いが、０．５時間未満ではその効果がなく、ク
ロム含有量が最小の０．１重量％でも２時間を超える
と、その効果が飽和するためである。 （２）さらに、（Ａ1 点＋３０）〜（Ａ1 点＋５０）℃
に昇温し、保持すること、鋼材の最高加熱温度をこの範
囲に限定した理由は、この温度範囲外では、高すぎても
低過ぎても球状化は不十分となったためである。その理
由は、温度が高すぎると、炭化物の殆どが鋼材中に固溶
してしまい、球状炭化物の各生成サイトの密度が減少
し、結果として冷却時に再生パーライト組織が生じるた
めであり、また温度が低過ぎると、層状パーライトが固
溶せず鋼中に残存するからである。
【００１０】また、この温度範囲での保持時間は、１．
０ 〜３．０時間程度であれば良い。その理由は、球状
化の程度を低める層状パーライトを溶解するには、１．
０時間未満では不十分であり、３時間を超えると、その
後の冷却中に成長する炭化物の核が基地に固溶して炭化
物の数が減少するからである。 （３）Ａｌ点以下の温度間で１５℃／時間以下の速度で
冷却すること、炭化物の球状化を促進するためには、冷
却中にパーライト組織ではなく球状炭化物を成長させる
必要があり、そのためには、冷却速度、冷却停止温度の
選定が重要である。冷却速度、冷却停止温度を種々変化
させて球状化の程度を調べたところ、安定的に球状化し
た炭化物を得るには、Ａ1 点以下の温度まで１５℃／時
間以下の速度で冷却することが必要であることがわかっ
た。それ以上に冷却速度が速いと、あるいは冷却停止温
度があまりに低過ぎると、炭化物の球状化程度、温度制
御、及び生産性が落ちるので、上記範囲に冷却速度を限
定した。
０ 〜３．０時間程度であれば良い。その理由は、球状
化の程度を低める層状パーライトを溶解するには、１．
０時間未満では不十分であり、３時間を超えると、その
後の冷却中に成長する炭化物の核が基地に固溶して炭化
物の数が減少するからである。 （３）Ａｌ点以下の温度間で１５℃／時間以下の速度で
冷却すること、炭化物の球状化を促進するためには、冷
却中にパーライト組織ではなく球状炭化物を成長させる
必要があり、そのためには、冷却速度、冷却停止温度の
選定が重要である。冷却速度、冷却停止温度を種々変化
させて球状化の程度を調べたところ、安定的に球状化し
た炭化物を得るには、Ａ1 点以下の温度まで１５℃／時
間以下の速度で冷却することが必要であることがわかっ
た。それ以上に冷却速度が速いと、あるいは冷却停止温
度があまりに低過ぎると、炭化物の球状化程度、温度制
御、及び生産性が落ちるので、上記範囲に冷却速度を限
定した。
【００１１】次に、本発明において、低合金鋼の化学組
成を限定した理由及び作用を述べる。 Ｃ：炭素は、鋼中に固溶して基地を強化し、機械部品と
しての十分な強度、耐摩耗性を向上させる有用元素であ
るが、含有量が０．１５重量％未満ではその効果が少な
く、一方１．５０重量％を超えると母材の靭性が著しく
低下するため、Ｃ量は０．１５〜１．５０重量％の範囲
に限定した。
成を限定した理由及び作用を述べる。 Ｃ：炭素は、鋼中に固溶して基地を強化し、機械部品と
しての十分な強度、耐摩耗性を向上させる有用元素であ
るが、含有量が０．１５重量％未満ではその効果が少な
く、一方１．５０重量％を超えると母材の靭性が著しく
低下するため、Ｃ量は０．１５〜１．５０重量％の範囲
に限定した。
【００１２】Ｃｒ：クロムは、鋼材の焼入性改善と炭化
物の球状化のために有効に寄与するが、含有量が０．１
０重量％以下ではその効果が小さく、一方２．５０重量
％を超えると炭化物が粗大化することによる切削性の低
下及び化学組成からみてコストアップとなるので、Ｃｒ
量は０．１０〜２．５０重量％の範囲で添加するものと
した。
物の球状化のために有効に寄与するが、含有量が０．１
０重量％以下ではその効果が小さく、一方２．５０重量
％を超えると炭化物が粗大化することによる切削性の低
下及び化学組成からみてコストアップとなるので、Ｃｒ
量は０．１０〜２．５０重量％の範囲で添加するものと
した。
【００１３】
【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。表１に示
す種々の化学組成の鋼を、転炉で溶製し、連続鋳造法で
鋼片とした後、５５ｍｍφの棒鋼に圧延した。この棒鋼
に種々のヒートパターンで球状化焼なましを施した。そ
して、各素材からミクロサンプルを切り出し、顕微鏡を
用いて５０００倍で１０視野ずつ炭化物の形状を観察
し、炭化物の球状化の程度を調べた。その結果を表２に
一括して示す。
す種々の化学組成の鋼を、転炉で溶製し、連続鋳造法で
鋼片とした後、５５ｍｍφの棒鋼に圧延した。この棒鋼
に種々のヒートパターンで球状化焼なましを施した。そ
して、各素材からミクロサンプルを切り出し、顕微鏡を
用いて５０００倍で１０視野ずつ炭化物の形状を観察
し、炭化物の球状化の程度を調べた。その結果を表２に
一括して示す。
【００１４】表２から明らかなように、本発明に係るヒ
ートパターンで球状化焼なましを実施した場合は、長径
／短径の比が２以下の炭化物量が１００％に近く、加工
性の良いことを示す球状化組織が得られている。これに
対して、比較例Ｎｏ．１１〜２０は、球状化焼なまし条
件が本発明の条件よりはずれているため、いずれも、長
径／短径の比が２以下の炭化物の割合が少なく、不十分
な球状化組織となっていた。
ートパターンで球状化焼なましを実施した場合は、長径
／短径の比が２以下の炭化物量が１００％に近く、加工
性の良いことを示す球状化組織が得られている。これに
対して、比較例Ｎｏ．１１〜２０は、球状化焼なまし条
件が本発明の条件よりはずれているため、いずれも、長
径／短径の比が２以下の炭化物の割合が少なく、不十分
な球状化組織となっていた。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】従って、本発明により低合金鋼素材の球状
化焼なましを行うと、最高到達温度や、その前のクロム
濃化処理温度での保持時間が短くても、球状化が十分に
達成できることがわかった。つまり、エネルギーコスト
は、従来に比べて低減でき、安価な球状化処理が可能と
なった。
化焼なましを行うと、最高到達温度や、その前のクロム
濃化処理温度での保持時間が短くても、球状化が十分に
達成できることがわかった。つまり、エネルギーコスト
は、従来に比べて低減でき、安価な球状化処理が可能と
なった。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、安価
で且つ球状化程度に優れた炭化物を有する低合金鋼の製
造ができるようになり、産業上極めて有用な効果がもた
らされた。
で且つ球状化程度に優れた炭化物を有する低合金鋼の製
造ができるようになり、産業上極めて有用な効果がもた
らされた。
【図１】本発明に係る低合金鋼の球状化焼なまし方法を
示す温度パターンの一例を示す図である。
示す温度パターンの一例を示す図である。
【図２】特公平６−２８９８号公報記載の温度パターン
を示す図である。
を示す図である。
【図３】特開平４−３６２１２３号公報記載の温度パタ
ーンを示す図である。
ーンを示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 炭素：０．１５〜１．５０重量％、クロ
ム：０．１０〜２．５０重量％を含有する低合金鋼を加
熱、冷却して球状化焼なましを行うにあたり、 上記低合金鋼を（Ａ1 点−３０）〜（Ａ1 点−５）℃
の範囲の温度に昇温してその温度に一定時間保持し、さ
らに（Ａ1 点＋３０）〜（Ａ1 点＋５０）℃の範囲の最
高温度に昇温、保持してから、Ａ1 点以下の温度まで１
５℃／時間以下の速度で冷却することを特徴とする低合
金鋼の球状化焼なまし方法。 - 【請求項２】 上記一定時間を０．５ 〜２．０時間の
範囲内でクロム含有量に応じて定めることを特徴とする
請求項１記載の低合金鋼の球状化焼なまし方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24624895A JP3915128B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 低合金鋼の球状化焼なまし方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24624895A JP3915128B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 低合金鋼の球状化焼なまし方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0987736A true JPH0987736A (ja) | 1997-03-31 |
| JP3915128B2 JP3915128B2 (ja) | 2007-05-16 |
Family
ID=17145711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24624895A Expired - Fee Related JP3915128B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 低合金鋼の球状化焼なまし方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3915128B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005078297A1 (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Ntn Corporation | シェル型針状ころ軸受、コンプレッサ主軸の支持構造およびピストンポンプ駆動部の支持構造 |
| JP2008088448A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Ｃｒを含有する低炭素鋼の焼鈍方法 |
| CN103572013A (zh) * | 2013-11-19 | 2014-02-12 | 东北大学 | 一种40Cr钢的球化退火方法 |
| JP2014201813A (ja) * | 2013-04-08 | 2014-10-27 | 株式会社神戸製鋼所 | 冷間鍛造用鋼の製造方法 |
| CN104451048A (zh) * | 2014-10-23 | 2015-03-25 | 杭州嘉诺德金属冷拉有限公司 | 一种防开裂硼钢等温球化退火方法 |
| CN106521107A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-03-22 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种低碳贝氏体钢的新型球化退火方法 |
-
1995
- 1995-09-25 JP JP24624895A patent/JP3915128B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2005078297A1 (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Ntn Corporation | シェル型針状ころ軸受、コンプレッサ主軸の支持構造およびピストンポンプ駆動部の支持構造 |
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| JP2014201813A (ja) * | 2013-04-08 | 2014-10-27 | 株式会社神戸製鋼所 | 冷間鍛造用鋼の製造方法 |
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| CN106521107A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-03-22 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种低碳贝氏体钢的新型球化退火方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3915128B2 (ja) | 2007-05-16 |
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