JPS58167728A - 中高炭素鋼鋼帯または鋼線の連続急速球状化焼鈍方法 - Google Patents

中高炭素鋼鋼帯または鋼線の連続急速球状化焼鈍方法

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JPS58167728A
JPS58167728A JP5166282A JP5166282A JPS58167728A JP S58167728 A JPS58167728 A JP S58167728A JP 5166282 A JP5166282 A JP 5166282A JP 5166282 A JP5166282 A JP 5166282A JP S58167728 A JPS58167728 A JP S58167728A
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上野 學
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豊 岡山
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

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】 本発明は焼入焼戻による高硬度濁しん性を有するすぐれ
た銅帯または鋼#全連続急速球状化焼鈍する方法に関す
るものである。
従米妖銅メーカーで製造する中高炭素鋼或は中尚炭素低
合雀−−帯または鋼線は、熱間および冷間圧延した後に
網状・層状炭化物を球状化して、即ち箱型焼鈍方法を実
施して鋼材として市販されるのが一般的である。需要家
はこの鋼拐を袈品加1・切FIIN、、その後焼入焼戻
処jMVこより筒硬度の焼戻マルテンサイト組線にして
使用状態に通合する性質を製品に附与することが普通で
ある。この除′f6硬iのために、じん性の劣化か生じ
るのである。即ち、高?l!l!度の焼戻マルテンサイ
ト組織は耐摩耗性には非常に有利であるが、耐衝撃性に
ついては不利である。そのため耐黄諏性を1視すれば・
焼戻温度を上げて硬度を下げる必要がある。そうすると
耐摩耗性か労化するという悪備環を生する。
このため先づ第一に昼硬度で筒じん性の良好な鋼材を製
造する必要がある。
また、第二として鉄鋼メーカーでは鋼材の加工。
切削が可能なように炭化物の球状化焼鈍工程が組こ1れ
る。この工程は鋼帯または鋼#lを積み上けて、雰囲気
調整された箱焼鈍方法で長時間の加熱処理(通常40時
間以上)が必要であり、生産効率は著しく悪く、燃料の
消費率も者しく尚い欠点かめる。即ち従来の網状・層状
炭化物の球状化焼鈍は箱焼鈍方法であって、これはコイ
ル状に1かれた銅帯または鋼線を積み上げその上にイン
チ・カバとと呼はれるベルをおおい、そのインナ・カバ
ー内に無酸化雰囲気ガス管送りこんで・750〜780
℃の温度の加熱、均熱し、それから約”001:まで徐
冷を実施し、この温度にμ時間保持し、次いで200℃
以下まで冷却してとりだしている。このため鋼材を炉に
入れて、とりだすためには2日以上の熱処理工程を必要
とするのが普通である。
本発明は以上の点に鑑み鋭意検討研究の結果なされたも
のでその要旨とするところは、熱間および冷間圧延によ
って製造したC:0.45〜1.5hの中島炭素鋼鋼帝
まだは鋼線、或いはCr、MO。
Ni、W等の合釜元素f 0.2〜3.0 %含むc:
0.45〜1.5免の甲筒炭素低合螢w4鋼蛍または鋼
線紮加熱・均熱、−次急耐、サイクル急速加熱・冷却の
各帯域を1−次直列に有する連続焼鈍炉を連続的に通過
セ−しめ、加熱均熱帯においてA3線およびAtm勝よ
り50℃〜200′C高い完全オーステナイト域の温度
で30秒〜5分の均熱を行い、次いで一次急冷帯ILお
いて200℃以下までJo℃〜200℃/秒の速度−C
急冷し、た後、サイクル急速加熱・冷却帯において約8
00℃と100℃以下との温度範囲を急速加熱冷却のサ
イクル処理を2〜15回繰返えすことによシ、微細球状
化炭化物を析出させることを特徴とする高硬度・筒じん
性のすくれた中高炭素鋼或は中高炭素低合金鋼の銅帯ま
たは銅線の連続急速球状化焼鈍方法にある。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明の対象とする鋼帯またはwp4IIl!i!は、
電気炉または転炉、真窒脱ガス、連続駒造等、従来の製
鋼法で溶製され、造塊・分塊あるいは連続鋳造の各工程
を経て1、次いて均熱、熱姑、酸洗、冷延の各工程を経
たもので、これらの谷工程の架杆は任意のものを採用す
ることができる。
また含有成分についてに、球状化焼鈍の可能な範囲であ
るC:0.45〜1.5為の中高炭素鋼でりれば本発明
の効果ケ充分発揮しうる。或はまたこ−れに合釜ル素と
して0.2〜3.0免の範囲内でCr。
Mo、Ni、W等を含有しても同様に効果て奏し得る。
本発明の連続急速球状化焼鈍方法は、銅帯または鋼線を
コイルからまきIマどいて、単一な板状か線状で焼鈍炉
内に供給するので被処理材の熱容量は小さく、高周波加
熱の間接あるいは直接加熱であっても被処理材を1分以
内で95o℃前後の均熱温度に到着せしめることが可能
である。そして域において急速に800℃以下の温度に
加熱し、直ちに水または水霧によって急冷する。しかし
てこの急速加熱と急速冷却の処理?!−2〜15回繰り
返し2て実施する。したがって連続的に短時間で炭化物
の球状化焼鈍処理が可能であるため、生産効率が著しく
向上し、かつ省エネルギーが可能となり、また急速加熱
・冷却のサイクル処理により炭化物か微細に析出して、
焼入・焼戻処理によって尚硬に高じん性のすぐれた製品
の製造が可能となる0 以下本発明を実施例により説明する。
実施例 転F K ilX練サレすc : 0.85% 、 S
 i:o、2z%、Mn:0.41%、 p : 0.
021% 、 S:0.005%、Cr’、0.12%
、残余Feおよび不可避的不純物からなるギルド鋼塊を
通常の方式でスラブにした抜、1200℃×5時間の均
熱後、最終仕−トり温度8150℃になるよう4.5f
l1mに熱延し、酸抗後加工ひづみを除くために焼鈍紮
おこなう、そL71冷間圧延により厚み3.01111
11にする。この所用犀さに仕上けた鋼帯1第1図に示
す本発明の連続袋速球状化焼鈍方法の熱サイクル・モデ
ルとそのライン構成により製造する。これを説明すると
、先つ上記鋼材を950℃に1分間筒周波加熱した猿に
油槽に焼入する。焼入によって生じたマルテンフィト組
鐵が南する鋼材を次のサイクル急速加熱・冷却帯に連続
的に送給しサイクル熱処理により炭化物の微細球状化を
うながす。川」ちサイクル急速加熱冷却帯においては、
前記鋼材を高周波加熱装置5により780℃に急速加熱
し、直ちに水噴射ノズル6により80℃に冷却し、次い
で同じく筒周波加熱装振7により780℃に急速加熱し
直ちに水噴射ノズル8により80℃に冷却し1さらに同
じく高周波加熱装置9により780℃に急速加熱し・直
ちに水噴射ノズルlOにより80℃に冷却し、以下かく
の如く急速加熱冷却処理を繰り返し、6回サイクル処理
しテンションリール4に巻取った。この鋼材の特性は以
下の通りである。
第2図は顕微鏡による組織写真図でtblは本発明実施
例によって得た処理材を示し・(a)は従来の箱焼鈍炉
で球状化焼鈍した従来材を・ボす。本発明のものPa(
blFこ示すように炭化物が微細化していることか明確
である。このこと葡史に精密に確認するために・電解研
磨によって薄膜を作り、これを透過型電子顕微鏡で検鏡
した写真を第3図にしめす。
これらの写真図より炭化物の粒径と結晶粒を測定して、
その大きさと標準偏差を求め下表に示す。
表 これによると従来材の炭化物の平均粒径QよO,Sμm
1標準偏差は0.35μmで・本実施例の6回サイクル
処理材の炭化物の平均粒径fi0.39μmで、標準偏
差は0.27μmであった。すなわち、本発明の連続急
速焼鈍方法によると球状炭化!Pl!I(D大きさが約
半分になり、/くラツキも小さくなることが明らかであ
る。
また、従来材の結晶粒径は5.7μmで、本実施例の6
回すイクル処理制のそれは2.0μmであり、かなり結
晶粒が微細化していることか明らかである0 かくのごとく結晶粒が微細化するので、650℃、71
0℃の温度でひずみ速度を変えて引張試験を行うと超塑
性現象を示す。そして数1%の延びを示す、この超塑性
現象の目やすとして、ひずみ速度感受性指数(m1ik
i実験的に求めた。
m値、z 0.3以上あると一般的に超塑性現象を示す
といはれている。第4図にサイクル急熱急冷処理の回数
とm値の関係を示す。2[g1以上忽熱急冷処理を繰返
えすとm値は0.3以上になることがわかる。よって、
本発明の焼鈍方法を採用すれば超塑性材料を製造するこ
とも可能である。
第5図には、本発明の焼鈍方法により微細炭化物の球状
化焼鈍1[施すると、材料の硬もがどんな叢化するかを
示す。これによると3回サイクル以上で硬度が一定近く
になることを示す。□焼鈍硬度の点からいえば3回以上
サイクル処理が工業的には必要と考えらねる。
本発明の焼鈍方法による微細球状化炭化物の銅相は、需
要家において製品加工・切削径焼入・焼戻熱処理して使
用される。この熱処理における利点を詳細に説明する。
従来材と本発明実施例処理材との焼入温度と硬度との関
係を第6図に示す、従来材は保持時間5分では800℃
以上の焼入温度になって始めて焼が入るといえる。これ
は球状化炭化物が比較的に大きくオーステナイトに固溶
するに時間がかかるからである。本実施例による6回す
イクル処理拐では750℃×5分間でも充分に説が入る
状態になる。
これは球状化炭化物が微細なために迅速にオーステナイ
トに固溶するものと考えられ、本発明の処理材では低い
焼入温度で充分な硬度が確保される。従来材は工業的に
焼入処理する場合、焼入のノ・ラツキを考慮して840
℃の焼入温度が必要であるか、本実施例の6回サイクル
処理材では780℃の温度で大振焼入処理が可能であり
・硬度のバラツキも安定している。この焼入温度の約6
0℃の差があるので、本発明の連続急速球状化焼鈍方法
によって製造された鋼材は需要家にとって省エネルギー
と生産効率の点で大変有利である。
焼入処理した鋼材は、通常300℃以下の温度で焼戻処
理するのが一般的である。これは焼入し□た硬いマルテ
ンサイト組織だけでは、非常にもろくじん性に欠けるた
めである。このじん性を評価するために、計装化シャル
ピー衝撃試験機を使用して、動的破壊の挙動を記録計に
荷重一時間軸の変化として記録し、クラック発生葦での
吸収エネルギー、タラツクの伝はエネルギー、破断面の
ぜい性液l率の3の値でじん性の評11tl]を行った
。第7図は、焼戻温度と硬度およびクラック発生までの
吸収エネルギーとの関係を示す。これより明らかな通り
、焼戻温度が上るにつれて硬度は低下するか、従来材と
本実施例処理相とは同じ傾向をツバし・焼戻抵抗は同じ
であるが、クラック発生までの吸収エネルギーについて
は各焼戻温度とも本実施例の処理材の方が従来材よりも
良好である。例えば同じ吸収エネルギーIVLをとると
すると・本実施例処理材は200℃の焼戻温度が、従来
材では250℃になり、約50℃の温度差となり、酸1
友では約Rc3の差になる。耐阜耗性の点より考えると
・高い硬度の水準でRc3の差は相当の違いを生ずる。
第8図は、焼戻温度とクラック伝はエネルギーおよびぜ
い性破面率との関係を示す。クラックの伝はエネルギー
は焼戻温度か尚くなるにつれて良くなる傾向に示す。セ
していづれの焼戻温度においても本実施例処理材は従来
材に比し1艮い憧に下す。また箋ぜい性像圓率を見ても
本実施例処理相の方か従来材に比し7てせい性JMiI
O率示20んも低い、すなはち延性破面が20為も多く
なるという結果を示す。以上の事から不実施例処理材は
従来材に比して、じん性が非常に良好な結果を示すこと
が明らかである。
このように本発明の連続急速球状化焼鈍方法を採用した
鋼材は、需要家の製品の品質の向上に著りい効果がある
。
【図面の簡単な説明】
第1図(at 、 (b)は、本発明の焼鈍方法の熱サ
イクル・モデルとその焼鈍ラインの構成を示す図。 第2図(a) 、 (klは、従来材と本発明の6回サ
イクル処理材の球状化炭化物の顕微鏡による組織写真図
0 第3図は・本発明の6回サイクル処理材の薄膜の透過型
電子顕微鏡による組織写真図。 第4図は、ひずみ速度感受性指数(m値Jと急熱・急冷
のサイクル回数との関係紮示すグラフ。 第5図は、微細球状化焼鈍したときの硬にと急熱急冷の
サイクル回数との関係を示すグラフ。 第6凶は、焼入温度と焼入硬度との関係をボすグラフ。 第7図は、焼戻温度と硬厩およびクラック発生までの吸
収エネルギーとの関係に示すグラフ。 第8図は、焼戻温度とクラック伝はエネルギーおよびぜ
い性液曲率との関係奢示すグラフである。 1・・ ・・・ ・ペイオフ−リール 2.5.’7.9・・・筒周波加熱装置3・・・・・・
ン田桶またL*佃 4・・・・・・テンションリール a、s、1o・・・水噴射ノズル a・・・・・・加熱均熱帯 b・・・・・・第1次急冷帯 C・・・・・・サイクル急速加熱冷却帯第2図 第6図 第4図 すイクル麩P1日都( 115図 ブイ21し9+1!り薗1欠。 第6図 イ呆 掌1 Q ?噴 (り) 第7図 攻良ミニL展CC〕

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 熱間および冷間圧延によって製造したC二0.45〜1
    .5%の中高炭素鋼鋼帯または銅線、或いはOr。 MO,Ni 、W等の合金元素f O,、2〜3.0 
    ’Jo含ムC:0.45〜1.5%の中高炭素低合笠−
    −帯または鋼線を加熱・均熱、−次急冷、サイクル急速
    加熱・冷却の谷帯域を順次直列に有する連続焼鈍炉を連
    続的に通過せしめ、加熱均熱蛍においてA3&およびh
    cmWより50℃へ200℃高い完全オーステナイト域
    の温度で30秒〜5分の均熱會行い、次いで一次急冷帯
    において200℃以下まで10℃〜200℃/秒の速度
    で急冷した後、サイクル急速加熱・冷却帯において約8
    00℃と100c以下との温度範囲を急速加熱冷却のサ
    イクル処理f:2〜15回繰返えすことにより、微細球
    状化炭化物を析出させることを特徴とする高硬度・凪じ
    ん性のすぐれた中高炭素鋼或は中高炭素低合雀鋼−帯ま
    たは鋼線の連続急速球状化焼鈍方法。
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US5294271A (en) * 1991-06-14 1994-03-15 Nisshin Steel Co., Ltd. Heat treatment for manufacturing spring steel excellent in high-temperature relaxation resistance
CN109609750A (zh) * 2019-01-17 2019-04-12 西南石油大学 一种制备高性能超导线材的零张力同步传动热处理系统

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