JPS5918447B2 - 球状化焼鈍線材の製造方法 - Google Patents

球状化焼鈍線材の製造方法

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JPS5918447B2
JPS5918447B2 JP15799779A JP15799779A JPS5918447B2 JP S5918447 B2 JPS5918447 B2 JP S5918447B2 JP 15799779 A JP15799779 A JP 15799779A JP 15799779 A JP15799779 A JP 15799779A JP S5918447 B2 JPS5918447 B2 JP S5918447B2
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三郎 大谷
俊道 森
総一 泉
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/525Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱間圧延後の冷却過程を制御することによって
、所要厚さのスケールと急冷組織を有せしめた熱間圧延
線材を、スケールを附着させた状態で不活性ガス例えば
N2ガス中で球状化焼鈍することにより、鋼表面におけ
る脱炭層が少なくかつ冷鍛性の優れた鋼材を生産性よく
製造する方法に関するものである。
一般に硬質で成形性の悪い中炭素鋼や低合金鋼を冷間鍛
造する場合には、冷間加工性を向上させるために鋼中の
炭化物を球状化するための球状化焼鈍処理が行われる。
ところで通常の熱間圧延線材では炭化物は粗大な層状の
パーライト組織となっており、この炭化物を球状化する
ために通常Al変態点以上の温度に数時間保持した後に
徐冷してAl点直下の温度に数時間保持する長時間の処
理が行われている。
又この長時間の球状化焼鈍処理中に酸化性ガスによって
鋼表面における脱炭が進行するのを防ぐため雰囲気ガス
として還元性ガスが使用されているが、鋼表面にスケー
ルが存在すると還元性ガスとスケールが反応して局所的
に酸化性ガろが発生し脱炭が進行するため、球状化焼鈍
前に熱延線材を酸洗してスケールを除去する工程が必要
である。本発明者等は既に「特願昭50−155796
号」において十分厚いスケールを附着せしめた熱延線材
を水分の非常に少ないN2ガス中で焼鈍することによっ
て従来必要としていた焼鈍前の酸洗工程を省略できるこ
とを明らかにしたが、更に研究の結果、熱延線材を高温
で捲取り適当な時間放冷した後、急速に冷却することに
よって球状化焼鈍時間を大巾に短縮することができ、同
時に水分の比較的多いN2ガスの如き不活性ガス中で焼
鈍する場合;こも焼鈍前の酸洗工程を省略できることを
見い出した。これまで、スケールは鉄との酸化物であり
焼鈍中においては酸素源として働き脱炭を促進するもの
と考えられてきた。
事実、還元性ガス中ではCoやH2と反応してC02や
H2O等の脱炭性ガスを生じる。しかしながら、十分厚
いスケールを附着させたままの線材をN2、Ar、He
等の不活性ガス中で焼鈍する場合には脱炭の進行は酸素
や脱炭反応生成物の拡散がスケールによって妨げられる
ため、JIS等に定められている冷間鍛造用銅の許容脱
炭深さ基準以内に抑制することが可能である。一方、通
常の熱間圧延線材では、鋼中の炭化物は粗大なパーライ
ト組織となっており、この炭化物を球状化するためには
A1変態点の上下に保持する長時間の球状化焼鈍処理を
必要とする。
しかし熱間圧延後の線材コイルを風冷するか又は水冷し
てソルバイトやペイナイトあるいはマルテンサイトを一
部含む急冷組織とすれば、炭化物は微細でかつ比較的均
一に分散するため比較的短時間で球状化する。即ち従来
長時間要していた球状化焼鈍処理時間を短縮することが
可能である。しかし、熱延後直ちに風冷したり水冷して
急冷したのでは十分厚いスケールを得ることができず、
このようなスケールを附着させた線材を不活性ガス中で
焼鈍するのでは上述のような脱炭抑制効果は余り期待で
きず、JISG3539に規定されている脱炭の規格値
を満足できない。
本発明者等は研究の結果、高温で捲取った線材を8秒以
上放冷するかカバー等をかけて徐冷した後、変態が開始
する前に急冷を開始して十分厚いスケールを付着させる
と同時にソルバイトやペイナイトあるいはマルテンサイ
トを一部含む急冷組織を有せしめることによって、球状
化焼鈍時間を短縮でき同時に球状化焼鈍前の酸洗による
スケール除去工程を省略できることを見出した。
なお、熱延線材の組織が大部分マルテンサイトであって
も本発明の主旨をそこねるものではないが、マルテンサ
イトは球状化焼鈍線材の硬さを増加させる傾向があるた
め少ない方が好ましい。
第1図に冷間鍛造用熱延線材SWRCH38Kを水分が
0.1係と比較的多いN2ガス中で球状化焼鈍した時の
脱炭量とスケール厚さの関係を示したものである。第1
図に示す球状化焼鈍囚および(8)の熱処理サイクルを
第2図イ及び口に示すが、囚は従来行われた長時間の球
状化焼鈍であり、(6)は本発明による熱延線材を急冷
組織とすることによって可能となった短時間の球状化焼
鈍である。第1図から8μ以上のスケールを附着せしめ
た線材を短時間の球状化焼鈍処理することによって前記
JISの規格値を十分満足できることが明らかである。
本発明は、CO.2O〜0.60係、SiO.5O係以
下、MnO.3O〜2.00係を含み、必要に応じて更
にCrl.5%以下、MOO.5O%以下の1種以上を
含有し、他は不可避的不純物を除いてFeからなる鋼材
を、熱間圧延後850℃以上の温度で捲き取り、8秒以
上経過させた後4゜C/秒以上の速度で冷却して表面に
8μ以上のスケールを形成させかつ内部を急冷組織とし
た熱延線材を、表面にスケールを附着させた状態で、水
分0.1係以下に制御したN2等の不活性ガス中におい
て球状化焼鈍することを特徴とする球状化焼鈍線材の製
造方法を要旨とするものである。
本発明の構成要件の限定理由について説明する。
Cは0.20%未満ではそもそも軟質で変形性に富んで
いるため球状化焼鈍を必要とせず、又Cが0.60%を
超えると硬質でかつ変形性を有せず冷間鍛造が困難であ
るため0.20〜0.60%とした。S1は脱酸元素と
して添加されるが、あまり多くなると靭性を低下させる
ので0.50%以下とした。MnはSによる熱間脆性を
防止するため最低0.30%を必要とするが2.00%
を超えると靭性および変形性を劣化させるため0.30
〜2.00%以下とした。
Cr及びMOは焼入性を向上させるため必要に応じて添
加されるが、あまり多くなるといたずらにコストを高く
するばかりではなく鍛造性を劣化させるためCrは1.
5係以下、MOは0.50係以下とした。
熱間圧延後の捲取温度については8500C未満ではそ
の後の不活性ガス中での球状化焼鈍における脱炭の進行
を抑制するに必要な厚さのスケールを得ることが困難で
ある。
即ち長時間の徐冷を必要とし生産能率が低下するため捲
取り温度の下限値を850℃とした。捲取り後急冷まで
の8秒以上の経過時間は捲取り温度における理由と同様
所要厚さのスケールを得るための時間であり8秒未満で
は実際行われている捲取り温度の範囲では所要厚さのス
ケールを得ることが困難である。次に捲取り後8秒以上
経過した後4℃/秒以上の速度で冷却する理由は、所要
厚さのスケールを附着させた後熱延組織をソルバイトや
ペイナイトあるいはマルテンサイトを一部含む急冷組織
とし、炭化物を微細でかつ比較的均一に分散させて後の
球状化焼鈍時間を短縮させるためである。又、8μ以上
のスケールを必要とする理由は8μ未満では水分が0.
1係以下の不活性ガス中で球状化焼鈍する際脱炭抑制効
果が不十分でありJIS等の脱炭基準を満足できなくな
るためである。球状化焼鈍の雰囲気ガスは還元性ガスで
は還元性ガスとスケールが反応して脱炭性ガスを生じ、
酸化性ガスでは脱炭と酸化が同時に進行するためN2等
の不活性ガスに限定した。
N2等の不活性ガス中には通常微量の水分が含まれてい
る。
この水分が0.1%を超えると、上述のスケールを附着
させた急冷組織の熱延線材を短時間の球状化焼鈍処理を
行う際に脱炭が著しく進行してJIS等の基準を満足で
きなくなる。このため不活性ガス中の水分は0.1係以
下とした。次に本発明の実施例について説明する。第1
表の成分を有する冷間鍛造用炭素鋼および低合金鋼を準
備しこれを通常の操業条件により熱間圧延した。
圧延寸法と圧延後の脱炭層の深さは第1表に示す通りで
ある。熱間圧延後第2表に示す条件で冷却し更に球状化
焼鈍を行った。第2表のうち実施扁1〜7は本発明法に
よるもので、850゜C以上の温度で移動するコンベア
上に捲取った後、第2表に示す時間放冷しその後送風し
て冷却するか温水中で冷却した。
第2表に示す急冷速度は急冷開始温度から600゜Cま
での平均冷却速度である。こうして得られた熱延線材は
厚さ9〜14μのスケールとソルバイトやペイナイトあ
るいはマルテンサイトを一部含む急冷組織を有するもの
である。この熱延線材を水分0.1φ以下のN2ガス中
で第2図岨こ示すBの球状化焼鈍処理を行った。この熱
処理は第2図イに示すように従来の球状化焼鈍Aよりも
処理時間を4時間短縮したものである。こうして得られ
た球状化焼鈍線材の脱炭深さは第2表に示すようにJI
Sの基準を十分満足するものであり同時に焼鈍材の冷間
加工性を表わす限界圧縮率(試験片に割れが発生するま
での限界の圧縮率)は従来材と同等以上の良好な値を示
す。第2表の実施A8〜10は比較法である。
実施屋8は捲取り後十分時間を置かずに急冷したものを
N2ガス中で球状化焼鈍したものでスケールが薄いため
脱炭抑制効果が十分でな<JISの脱炭基準を満足でき
ない。実施A9は捲取り後、室温まで放冷した場合で、
スケールは厚く脱炭の進行はほとんどないが、圧延組織
が粗大パーライト組織のため短時間の球状化焼鈍では冷
間加工性が著しく低下する。実施AIOはA9と同じく
捲取り後室温まで放冷したものを従来の長時間の球状化
焼鈍を行ったものである。冷間加工性は回復するが脱炭
基準を満足できない。実施All〜12は従来法であり
、焼鈍材の脱炭および冷間加工性については問題ないが
、この場合焼鈍前に酸洗してスケールを除去する工程が
必要であり、雰囲気ガスとして高価で危険性のある還元
性ガスを使用する必要があるうえ長時間の球状化焼鈍処
理を行う必要がある。
以上説明したように、本発明は熱延線材にスケールを附
着させた状態で短時間の球状化焼鈍を行うことにより、
線材表面の脱炭層をほとんど進行させることなく冷間加
工性の良好な球状化焼鈍線材を得ることが可能で下記の
利点を有し産業上極めて有用である。
利点1:球状化焼鈍の前に熱間圧延鋼材に附着している
スγ−ルを取り除く必要がなく酸洗いの工程が省略でき
る。
利点2:従来行われていた長時間の球状化焼鈍処理を短
縮できる。
利点3:焼鈍雰囲気に従来使用していた高価でかつ爆発
の危険性のあるCOやH2等の還元ガスにかわって安価
で安全なN2等の不活性ガスを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はSWRCH38K,9關φを水分0.1係のN
2ガス中で球状化焼鈍した時の脱炭量とスケール厚さの
関係を示す図、第2図イは従来の球状化焼鈍熱処理サイ
クルを、第2図口は本発明による短時間の球状化焼鈍熱
処理サイクルを示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 C0.20〜0.60%、Si0.50%以下、M
    n0.30〜2.00%を含み、必要に応じて更にCr
    1.5%以下、Mo0.50%以下の1種以上を含有し
    、他は不可避的不純物を除いてFeからなる鋼材を、熱
    間圧延後850℃以上の温度で捲き取り、8秒以上経過
    させた後4℃/秒以上の速度で冷却して表面に8μ以上
    のスケールを形成させかつ内部を急冷組織とした熱延線
    材を、表面にスケールを附着させた状態で、水分0.1
    %以上に制御したN_2等の不活性ガス中において球状
    化焼鈍することを特徴とする球状化焼鈍線材の製造方法
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