JPS59208016A - 鋼材の焼鈍方法 - Google Patents

鋼材の焼鈍方法

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Publication number
JPS59208016A
JPS59208016A JP8165183A JP8165183A JPS59208016A JP S59208016 A JPS59208016 A JP S59208016A JP 8165183 A JP8165183 A JP 8165183A JP 8165183 A JP8165183 A JP 8165183A JP S59208016 A JPS59208016 A JP S59208016A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
atmosphere
scale
decarburization
steel material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8165183A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshimichi Mori
蟹沢秀雄
Saburo Otani
森俊道
Hideo Kanisawa
大谷三郎
Toshio Tomono
伴野俊夫
Kenji Fukuyasu
福安憲次
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP8165183A priority Critical patent/JPS59208016A/ja
Publication of JPS59208016A publication Critical patent/JPS59208016A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/76Adjusting the composition of the atmosphere

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (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】 不発明は、till ABの焼鈍処理にお(・て水分含
イj月Jイト低減しプロパンガス(C:+Hg )を添
加した不活性ガス雰囲気中で圧延スケールを付着させた
まま焼鈍するこ吉により一峻拐−の脱炭反応をJ’l 
:filJする方a、に関するものである。
冷11」」鍛造は近年急速に発展した加工技術であるか
、硬+7jjで成形1り1゛の悲℃・中炭素鋼や低合金
り拘を用いる」場合には、冷間加工性を向上させるため
にffJi;1中の炭化′胸を球状化するだめの焼鈍処
理が行なわれる。
とCろで通nの熱間圧延鋼材では炭fls ’I”′ノ
は肋・状のバーライトポ且織となっており5この炭it
杓イト」水状化するためには、A、変態点以上のd1度
(5こ数111J向保掲して炭化物の一部をオースブラ
ーイト中(・こ固溶させ、その後に徐冷またはA1変態
点直ドに数時IBJ保持して固溶した炭素を残留する炭
化物のJコわりに析出球状化させなければならない。し
がしA1変態点以上の温度では炭素の拡散速度が非フル
に早く焼鈍雰囲気ガス中に水分等の脱炭1ト、4::成
分が存在すると、鋼材表面ばおいて、これらの成分と炭
素が速やかに反応し一説炭が著しく進行する。
この脱炭層が存在すると冷間鍛造後の製品表面がハ「期
の硬さに達しなく txる等の不都合が生j2る。
またJISにおいても第1表に示ず脱炭層許容基準があ
り、焼鈍後の脱炭紛深さをこれらの値以下としなければ
ならない。このため、A1変態点以上の温度で焼鈍をお
こなう場合にはWVJJ気ガスとして、浸炭や+lR炭
が生じないようFIilJ御したit xガス(望気と
ブタンガスを混合し加熱変成したもので、co中z4%
、CO2”−0,5%、H2<= 30%、残りはN2
カ・らなろガス)等の還元性ガスが一般に用いられてい
る。この場合鋼イ’A表面に附1着したスク゛−ルは酸
素諒となり、COやH2等と反応してCO2や1120
等の脱炭性ガスを生しるため、焼鈍前に酸洗い菊により
あらかじめスケールを除去Jることか常識上なっている
第1表 冷間鍛造用鋼の許容脱炭深さくJIS)(単位
韮) し/ハしながらこれらの方法は非常に高価である(まか
りてはなくCOやH2笠の還元11ガスの使用ては爆発
の危険件イ、あり、またスケールを除去するための1欣
洗(・1.7. +では廃酸処理え・j策に十分留意し
なげれはならなし・。そりためスケールが付着したま土
の一;・、IIをN2吟の不活性ガス中で焼鈍する方法
が試みら、11ているが、鋼材表面スケールは局部的に
きわめて剥FxjlIL−やず< N2ガス中の水分が
砂d中の〔C〕と反応し脱炭が進行する。
このような熱処理時の脱炭防止手段の一つとして低級炭
化水素ガス等の浸炭性ガス雰囲気中での熱処理方法が知
られている。不7古性ガス中にC2H2゜C2H4およ
びC2H6を02〜30%添加することにより説唇を抑
制する方法が報告されている。しかしこのような方法で
はススが発生し鋼材や炉内壁に付着汚染する。ススの発
生を抑1tilするには正確に雰囲気の炭素活量(又は
炭素ポテンシャル)を調整することが必要であるが、非
常に困難である。
その理由は焼鈍処理においては炉温を複雑に変化させる
ため温度変化とともて添加ガス量を変えなげればならな
いが、炉内で均一化させるまでは所定の11与間を啜し
、ススの発生あるいは脱炭を回避て・きない。
これらの方法の欠点を除去しうる方法について本発明者
は研死を重ねた結果、圧延スケールが存在すると、スケ
ールによりN2ガス中のH20等の脱炭付ガスと鋼材と
の直接接触を防止でさ、脱炭反応を低減できることを見
出し、更に多量の低級ノJ(化水素を添加し雰囲気の炭
素活量を正イ1″ICK調整することなしに、徽量のプ
ロパンガス(C3H8) ヲ添加した弱脱炭件の雰囲気
でも大巾に脱炭量り低減かhJ′能であるこ七を見出し
た。又、温度或いは流11:変動により雰囲気の炭素活
量が多少変化しても、スケールによりその雰囲気の影響
が緩和され燐:鈍前のj脱炭層深さが維イ寺されること
を見出した。
さらにスケールの局部的な剥離部においても雰囲気の炭
素活量を増加することにJニリ脱炭量の低減か可能で゛
あることが分力・つた。
不発明は、これらの知見を基1・て実験を爪ねた結用光
成したものである。即ち本発明は水全含有量O」%(容
量)以下の不活性ガス中に0.05〜09%(谷−H,
H,)のプロパンガス(C3H8)を添加した雰四′、
(中て圧:近スケールを−(jする鋼材を焼鈍するこ、
1. イ、、特徴とする鋼材の≠ト→焼鈍方法である。
/1\2明はベースとなる雰囲気ガスとして水分O]ッ
b(′(汀j、i)1ノ、ドに制御したN2等の不活性
ガスな防用する。この場合本発明ではプロ・ぐンガス(
C3Hg)Kよって搭囲気ガス中の酸素及び水分を捕捉
減少できるが、雰囲気ガスにaまねζ)M ;、I、;
 Mび水分量は少ない(イ好ましい。不発ゆ」にお(・
−(水分量0.1%(容量)以下と定めた理由は、N2
すη′の不7古性ガス中に01%(Wig)超の水分が
1′5゛まれるとこれと反応して無害fヒする為のプロ
ア<ンガス(C3H8)添加量が増大し、スケールとの
反応により力兄炭1コLガスが発生ずる危険がある。ま
た場合によっては鋼材への浸炭作用及びススの発生が生
じ、@1lll材の軟[ヒが得られず、また設備汚染を
促進する等の問題が発生ずるためである。しかしrii
J記の要件を満たすN2ガスを雰囲気ガスとして使用し
た場合は後述する妬きプロ/<ンガス(Cal(a)の
添加効果が発揮される。
そして本発明において不活性ガス中に添加−Jる要素l
舌量り調整ガスはプロ・ぐンガス(C:+ Hs )を
1史用する。本発明にお(・て調整ガスをプロノ・;゛
ンカス(Cs HB )に定めたJlj山は、その浸炭
力は従来法の添加ガスであるC2Hefり強< c、、
■−14やC21(2に比べやや弱い中稈度の炭素活量
の調整機能を有して℃・る一方で、鋼材や炉内壁の汚染
で問題となるススの多色ノーに量は逆にC2H6,C3
H8,C2H1lC2H7の順苓て工z・加していくた
めC21−I4 、C2H2に比べ少ないというIIU
:費による。つまり雰囲気の炭素活量を浸炭力の弱いC
2H,で調整する場合多量のガス量が必要となり、一方
浸炭力は強いがススの発生量の多℃・C2H41C2H
2の場合には逆にガス量が極微量となるため炉内雰囲気
の均一化が難しく、焼鈍旧の脱炭量にバラツキが多(・
ことが分かった。しかし本発明に係るプロパンガス(C
3H8)を使用する場合には、C2H4・C2H2に比
べ浸炭力がやや弱くススの発生量が少ないため、後述す
るような量の添加が可能となり炉内雰囲気の均一化が容
易となり、焼鈍材の脱炭量にバラツキが少なし・ことか
確認された。またその他の理由としては、プロパンガス
(C3H8)は従来法のC2H2+ C2H4およびC
2H6に比べ価格が安く、大量使用が可能であり焼鈍処
理を長期的に安定的に維持できるためである、。
また本発明では焼鈍する鋼材の表面&1、圧延スケール
を付着さセたままの状態で使用する。スケールが存在し
ない状態では、N2ガス中のH20等の脱炭性ガスと直
接鋼材表面が接触するため脱炭反応が生じ易くなり、抑
制には雰囲気ガス中の7J(分量を極めて低く調整する
必要がある。また低級炭化水素を添加し脱炭を抑制する
場合でも、前述した通り正確に雰囲気の炭素活量を調J
Iする。)cは困難のため、ススの発生あるいは脱炭t
−a回避できない。一方本発明で使用する圧延スケール
のイ寸着した状態の鋼材では、スケールが雰囲気中のH
20等の脱炭性ガスと鋼材との直接接触を防止するため
脱炭は低減され、従って脱炭量Illにl・要な低級炭
化水素ガス量は雰囲気中の炭素活量な正確に調整するた
めの必要量よりも少なく、弱j悦炭@ミ雰囲気でも太l
]((脱炭量を低減可能である。まブこ弱脱炭住雰囲気
のためススの発生はなく、たとえ温度または流量変動に
より雰囲気の炭素活量カー変イヒしても、スケールによ
りその雰囲気の影響力;緩牙目され、直接鋼材の著しい
脱炭や浸炭を生じな(・ことが確認された。
木発す」はN2等の不活性ガス雰囲気中に該ガス容11
1に対して005〜09%(容量9のプロパンガス(C
,、J−18)が配合される。プロパンガスは焼鈍温度
において雰囲気中の酸素及び水分と反応してこれらを捕
捉減少するのに卓越した効果を有する反面、スケールと
反応して脱炭性ガスを梵生し脱炭を促進する。またスケ
ールの剥離部では逆に浸炭性の強(・ガスであって通常
の熱処理には別置使用し彷゛な℃・、。
しかしN2等の不活性ガス雰囲気中に適当量のプロパン
ガス(C,H8)を添加するときは、脱炭性ガスを発生
ずるスケールの反応と、浸炭に基づく障害を伴なうこと
なく優れた脱炭防止効果を発揮することが確認された。
ここでプロパンガス(C3H8)の適度の配合量とはN
2等の不活件ガス雰囲気中に該ガス容量に対して0.0
5〜09−%(容量)の範囲であって、この範囲内にお
ける配合量はN2ガス中に含まれる酸素や水分の含有率
及び被処理物たる熱延鋼材表面に付着したスケールの量
等に応じて適宜定めるpがよい。プロパンガス(C3H
8)の配合量が0.05%未満の場合は満足な脱炭防止
効果が得られず、処理鋼材の機械的諸性質が低下してく
る。一方、プロパンガス(C3H8)の添加量が09%
を越える多量になると、プロパンガス(C3H1l)の
分解によって生じた炭素がススとなって炉内壁や処fl
i 鋼材を汚染し酸洗によるスケール除去を困難にし、
場合によってはスケールとの反応てよる脱炭とスケール
剥離部での浸炭作用が見られるようになって目的とする
機械的諸性質が得られ難くなるので好ましくない。しか
し前記範囲内でプロパンガス(C3H8)を添加すれば
、ススの汚染、スケールの反応による脱炭及び浸炭作用
を生じることなく焼鈍雰囲気中の酸素及び水分は効果的
に除去され5鋼材の脱炭現象は殆んど解消される。さら
にスケールの局部的な剥離部においても雰囲気の炭素活
量の増加によリースケール付着部分に比べやや脱炭、量
は大きくなるものの、JISO脱炭層許容基準以下に低
減できる。
次に本発明を実施例によって説明する。
実施例 第2表の成分を有する鋼片を準!f!i Lこれを通常
の操業条件((より加熱しl ]、 mmφ線材に圧延
した。
圧延後の線拐の脱炭IY1の深さは同表に示すとおりで
ある。
この線イ2を図面(IC示す条件で焼鈍をおこなった。
焼鈍炉の雰囲気ガスは、安価な不活性ガスである純度9
9,9%以上のN2ガスに所定量のプロパンガス(C3
H8)を配合した場合(本発明法)と、該雰囲気ガスに
本発明範囲外の量のプロパンガス(C1I]8 )およ
び水分を配合した場合(比較例J)と、酸洗して線拐表
面のスケールを除去した場合(比較例2)を使用した。
なお本発明法及び比較例1での線旧表面のスケールは、
スケールtf”+ +41 ?15をンユミレ−1・す
るため、機械的な引張歪(3%)にJコり表面スケール
を面積率30%〜70%剥師した状態で使用した。N2
ガス中の水分は、炉を十分密封し炉内圧を若干正圧々し
た状態でN2ガスを流すことによって第3表記載の水分
に制御した。なお水分の測定は露点温度を測定すること
に第3表に示すように、本発明による焼鈍綿材はスケー
ル剥14[L部を含めても焼鈍中の脱炭はほとんどなく
、いずれもJISの脱炭許容基準を十分満足するもので
ある。
以上説明したように本発明に従って焼鈍することにより
、線材表面の脱炭層はほとんど進行させることなく鋼中
の炭化物を球状化させるもので、次に述べる利点を有し
産業上極めて有用である。
利点1:焼鈍の前に熱間圧延鋼材に剛着しているスケー
ルを取り除く必要がなく酸洗い等の工程が省略できる。
利点2:焼鈍雰囲気に従来使用していた高価なCoや1
1□等の還元ガス(RXガス)にかわって、N2ガス等
の不活性ガスに所定量のプロパンガス(cs J−I8
 )を配合するという安価な雰囲気ガスを使用するこ吉
ができる。
利点3:鋼材をN2等の不活性ガス中で焼鈍する際脱炭
しやすいスケール剥離部1C対してスケール剥uif1
.防市対策を講じる必要がない。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)、(ロ)は供試材A、Bの焼鈍条件を示す
図である。 特許出願人 代理人 弁理士矢葺知之 (ほか]名)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 水分含イi’ :iji O,]%(容Ta )以下の
    不活性ガス中に0.05〜09%(容fii )のプロ
    パンガス(C3H8)を添加した雰1ノ14気中で圧延
    スケールを有する鋼材を焼鈍するこ七を特徴とする鋼材
    の輛→偽焼鈍方法・。
JP8165183A 1983-05-12 1983-05-12 鋼材の焼鈍方法 Pending JPS59208016A (ja)

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JPS59208016A true JPS59208016A (ja) 1984-11-26

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59113124A (ja) * 1982-12-18 1984-06-29 Nippon Steel Corp 鋼材の雰囲気焼鈍方法
JPS6237692A (ja) * 1985-08-12 1987-02-18 Hitachi Ltd 熱交換器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59113124A (ja) * 1982-12-18 1984-06-29 Nippon Steel Corp 鋼材の雰囲気焼鈍方法
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