JPS60181233A - 加工性の優れた棒鋼および軟鋼線材の製造方法 - Google Patents

加工性の優れた棒鋼および軟鋼線材の製造方法

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JPS60181233A
JPS60181233A JP3560784A JP3560784A JPS60181233A JP S60181233 A JPS60181233 A JP S60181233A JP 3560784 A JP3560784 A JP 3560784A JP 3560784 A JP3560784 A JP 3560784A JP S60181233 A JPS60181233 A JP S60181233A
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JP
Japan
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steel
wire rod
rolling
steel wire
amount
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Pending
Application number
JP3560784A
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English (en)
Inventor
Yukio Ochiai
落合 征雄
Yoji Hida
飛田 洋史
Kazuharu Aoyama
青山 一春
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
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPS60181233A publication Critical patent/JPS60181233A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of 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】 (イ)産業上の利用分野 本発明は冷間鍛造加工(以下「冷鍛加工」という)にお
ける加工性に優れた棒鋼および軟鋼線材の製造方法に関
するものである。
(ロ)従来技術及び問題点 従来の軟鋼線材及び冷間圧造用炭素鋼線材はJIS G
3505及びJIS G3507で規定された化学成分
の鋼を熱間圧延し、捲取後空冷して製造している。
軟鋼線材はその後加工メーカーで、酸洗−表面処理−伸
線という工程の後、或いは更に焼鈍、メッキ、平圧等を
行ない、ワイヤ、ステーブル、ネジ等の成品となってい
る。また、熱間圧延された低炭素棒鋼は、所要の長さに
切断され、ついで焼なまし、脱スケールおよび潤滑処理
等の前処理が施されたのち、プレスによる冷鍛加工によ
って、ボルト、ノソーツ類など最終目的用途に応じた形
状に成形加工される。
冷鍛加工技術が進歩するにつれて、従来切削工程が入っ
ていた複雑な形状の部品類の加工も多くが冷鍛化されつ
つある。これにともない、加工時における工具摩耗の少
ない低強度、高靭性の加工性に優れた棒鋼および軟鋼線
材が要求されている。
工具寿命に関連する要因は種々あるが、被加工材の面か
らは特にその変形抵抗値が大きな影響を与える。とシわ
け上記高速鍛造においては、被加工材は断熱変形によシ
著しく昇温し、初期温度が室温であっても加工後期には
数百度(℃)にも達する。このため、被加工材は加工に
よシ導入される加工硬化のほかに、いわゆる青熱脆性(
歪時効〕が加わるため、変形抵抗は上昇し、工具の耐用
期間を著しく短くしてしまう。工具が短命化すると、加
工機器の稼動率が低下し、ひいては生産能率を著しく損
なうことに々る。
上記問題点を含め、加工性を高めることを目的として発
明された従来の製造方法には軟鋼線材の通常成分組成に
、必要最少量のSi、Atを含有させることによシ非金
属介在物の成長を押え、表面欠陥を除去して加工性を高
める方法(特開昭53−106319号公報、特開昭5
3−106320号公報)があるが、これらは結局At
キルド鋼又はSiキルド鋼であJ+、Atキルド鋼にお
ける鋼中アルミナクラスターによる冷間加工性の阻害、
Siキルド鋼における加工硬化率の増大及び靭性の低下
という問題を根本的に解決し得ない。また、Atキルド
鋼に所定量のZr 、 Ti * B + Cr等の特
殊金属を単独又は複合添加することによシ脱酸調整又は
オーステナイト組織の細粒化を図るとともにフIJ−C
,Nの低減による硬度低下、加工硬化率の低減、歪時効
の抑制を行なうことによシ加工性を高める方法(特開昭
54−76417号、特開昭56−41350号、特開
昭56−158841号、特開昭56−5951号公報
)が知られているが、いずれも上記特殊元素の添加量は
少なく、また、必らずしも特殊元素の効果を有効に発揮
させるものではなかった。特殊金属は希少であシ高価で
あるため製品原単位の低減という観点からも特殊元素添
加効果を有効に発揮させる製造過程が望まれる。
本発明者等は冶金学的見地に基づき種々検討を行々った
結果、低炭素Ti添加鋼はC,Nの固定効果が優れてお
シ棒鋼および線材の軟質化の他、時効硬化量、加工硬化
量が大幅に減少することが判明した。更に、Ti添加に
よる固溶C,Nの固定が変形抵抗を低下させ、歪時効を
減少させることを見い出し、TiCの析出ノーズが80
0℃近傍に存在することをつきとめた。
上記知見に基づき、Ti添加効果を有効に発揮させるこ
とによシ加工中の変形抵抗を抑制し歪時効を抑えた工具
摩耗の少ない低強度、高靭性の加工性に優れた棒鋼およ
び軟鋼線材の製造方法を見い出した。
(ハ)発明の目的 本発明はTi添加効果を有効に発揮させることによシ冷
鍛加工中の変形抵抗、歪時効を抑制し、工(5) 具寿命を延ばすことを目的とした低強度、高靭性の加工
性に優れた棒鋼および軟鋼線材の製造方法を提供するも
のである。
に)発明の構成 すなわち、本発明の要旨とするところは下記のとおシで
ある。
(1)C50,10%、Sl≦0.05%、Mn :0
.1〜0.6チ、At≦0.10%、TiS2.30%
に必要に応じてNb 、 B ’i単独又は複合して添
加するが、NbS2.3%、Bは成分重量比B/N=0
.75〜1.5で添加し、残部鉄および不可避的不純物
を有する鋼片又は鋳片’11200〜1000℃の温度
範囲に加熱し熱間圧延するに際し900〜700℃の温
度範囲の圧延時間’1z20〜200秒とすることを特
徴とする加工性の優れた棒鋼及び軟鋼線材の製造方法。
(2)C50,10%、Si≦0,05%、Mn:0.
1〜0.6%、AA≦0.10%、TiS2.30%に
必要に応じてNb 、 B i単独又は複合して添加す
るが、NbS2.3%、Bは成分重量比B/N=0.7
5〜(6) 1.5で添加し、残部鉄および不可避的不純物を有する
鋼片又は鋳片11200〜1000℃の温度範囲に加熱
し熱間圧延後の冷却に際し900〜700℃の温度範囲
の冷却時間を100〜300秒とすることを特徴とする
加工性に優れた棒鋼および軟鋼線材の製造方法。
次に本発明の化学成分及び製造条件の限定理由について
説明する。
C:銅の強度と延性バランスを支配する基本的な元素で
あシ、低炭素化する程軟質化し延性も向上する。又Cは
鋼中に固溶し、時効硬化を生じさせるので極低炭素化が
望ましい。上限は加工硬化を引き起こすパーライト量の
許容できる限界であり0.10%とした。
本発明方法によって得られる線材は加工硬化を引き起こ
すパーライト量を極小とすること、又鋼中に固溶し時効
硬化を引き起こすC’iTi、Nbで固定しておシその
結果鋼の時効硬化は極めて低くなる。
Sl:鋼の強度を上昇させる元素であシ、加工による延
性を低下させる元素である。その為低い方が望捷しいが
0,05%以下であれば強度の上昇は小さく加工による
延性低下も小さい。よって上限を0.05%とした。
Mn:鋼の強化元素であるほか、熱間加工性を良好とす
る元素である。Mnの下限は熱間脆性を引き起こすSを
経済的に減少せしめ得る0、01%の10倍を目安にし
て定めた。従って下限は0.1%とした。Mnは鋼の強
化元素であるので、本発明目的としては低くするのが望
ましいがCを低くしているため加工後の強度が必要とさ
れる用途にはMnで強化するのが良い。Mnは加工性の
低下を小さくして強度上昇が達成できる。しかしながら
0.60%を越すと加工性が悪くなるため上限を0.6
0%とした。
At:強力な脱酸剤であシ、鋼の高清浄度鋼を得るため
に必要である。0.01%以上でその効果が ′顕著に
なる。しかし、AtO量が増え0.100以上では脱酸
効果が飽和し、鋼の清浄化に有害な介在物がむしろ増加
する0従って上限をO,l O%としたO Tに2強力な脱酸剤であυ、又鋼中のN及びCと結合し
て炭窒化物を形成する特徴がある。低炭素鋼材の時効硬
化量は固溶N、Cと比例して大きくなる。本発明鋼はT
iによる固溶N、Cの固定化を目的としている。上限を
定めたのはN、Cの固定化が飽和するため実験的にめ0
.30%とした。
本発明方法はCを低くシ、加工硬化を引き起こすパーラ
イトラ極少とし、Ti等でCとNを固定することを特徴
としているが、種々実験を行なった結果TIの炭化物T
icの析出ノーズが800℃近傍に存在することを本発
明者等は見い出した(第1図)。よって後述するように
TIによるCの固定効果を有効にかつ経済的に発揮させ
るため800℃近傍に所定時間保定し充分にci固定さ
せることを最大の特徴としている。
B:鋼中のNを固定し鋼の時効性を減少するために有用
な元素である。N量によfiB量が変化するので重量成
分比B/Nで規定する。B/Nが0.75以上で時効性
低減化の効果が顕著に見られるよう(9〕 になる。1.5以上ではその効果は飽和するので下限は
0.75とし、上限は1.5と規定する。
Nb:鋼中に固溶するC、NをNbの炭窒化物として固
定し、鋼の時効性を減少させるために有用な元素である
。Nbの効果はTiとその効果が類似している。Nbの
添加量の上限を定めた理由は0.3%以上ではC,Hの
固定効果が飽和するためである。
N:固溶による時効硬化を引き起こし、少ないほうが望
ましい。従って50 ppm以下とした。
次に、圧延条件を規定した理由を述べる。
鋼片又は鋳片は製造時の冷却速度が低いため粗大なTi
c析出物を内在している。粗大な析出物は加工性を阻害
するため再固溶をさせて無害化する必要があるが、溶解
度積および実験結果から1000℃以上に加熱すること
によシ無害化し1200℃以上で完全に固溶することが
判った。
よって加熱温度の下限を1000℃とし、また燃料原単
位の観点からも上限’に1200℃とした。
本発明では熱間圧延工程の全過程又は仕上圧延を含む一
部の工程又は熱間圧延後の冷却に際しく10) 900〜700℃の温度範囲で、圧延においては20〜
200秒、冷却においては100〜300秒保持するこ
とが望ましい。
第1図は本発明鋼BのTic恒温析出曲線である。
縦軸は保定温度(℃)、横軸は保定時間(分)を示す。
図中の析出曲線はB鋼’k1200℃で20分間Tic
溶体化処理した後、引き続いて各温度に所定時間保定し
、急冷したものを化学分析を行ない、Ti as Ti
c量會求め、800℃で10時間保定した場合のTi 
as TiC量を100%としたときの50%、70%
、100qb析出曲線を示す。第1図から判るようにT
ic析出ノーズは800℃近傍に存在する。固溶Ci 
Ticとして効果的に析出させるためには図から明らか
なように、900〜700℃の温度領域で90秒以上の
保持時間が必要である。しかし、圧延時には塑性加工が
加わるので析出サイトに炭素化合物が生じ易く20秒以
上であれば充分な効果が得られることが実験的に得られ
た。一方、200秒以上の保持時間では析出量が飽和す
るため保持時間の上限を200秒とした。また、冷却時
に900〜700℃の温度領域を徐冷して通過させ充分
にTic ’i析出させることが肝要であシ析出ノーズ
通過を制御するのがよい。下限は実験的にめ100秒と
した。また、300秒以上では析出量が飽和するので上
限を300秒とした。
(ホ)実施例 第1表には本発明成分鋼と比較鋼の化学成分を示す。
本発明鋼及び比較鋼は250 TON転炉で溶製後連続
鋳造又は造塊法で鋼塊とし念後分塊圧延でビレット製造
後線材圧延を行ない8.0咽φの線材に圧延したもので
ある。
第1表における鋼記号A、B、C,D、E、Fは本発明
鋼であシ、鋼記号G、Hは比較鋼である。
線材圧延は第2表に示す加熱温度及び線材圧延条件で行
なった。8wnφ線材圧延の圧延スタンP数は25台で
ある。
本発明鋼を用いて本発明法によシ製造した実施例はA−
1,A−3,B−1,B−3,C−1゜C−2,D−1
、D−2,E−1、F−1である。
又、本発明鋼を用いて比較法の線材圧延を行なった例を
A−2,B−2に示す。
比較鋼を用いて比較法での線材圧延を行なった例1G−
1,H−1に示す。又、比較鋼を用いて本発明法によシ
製造した例がG−2、H−2である。
また、圧延後の線材引張試験値、歪時効量及び温間引張
試験値を表−2に示す。
A鋼では加熱温度’1g1oo℃とし、900〜700
℃領域の通過条件を変えた実施例と比較法による実施例
とをA−1、A−3、A−2の比較で示している。A−
1、A−2,A−3ともに圧延まま線材では強度が低く
、伸び、絞シの高い軟鋼線材が得られるが、A−1、A
−3は歪時効量が極めて低く、更に温間引張強さが低く
絞シの高い加工性に優れた軟銅線材であるのに対し、A
−2は歪時効量、温間引張強さが高く絞夛も低い加工性
の劣った線材になっている。これはTl量の低いB鋼の
実施例B−1、B−3,B−2についても〔13〕 同様である。つまシ本発明鋼は本発明法においても比較
法においても低強度高延性の軟鋼線材が得られるが、比
較法では歪時効により加工性が劣るのに対し、本発明法
を適用することにより非時効化し加工性に優れた軟鋼線
材が得られることが判る。
本発明法実施例B−1,B−3から900〜700℃領
域を圧延時に通過させる場合は20秒以上、冷却時に通
過させる場合は100秒以上であれば良いことが判る。
また比較鋼Gで圧延条件を比較法と本発明法とで変えた
実施例tG−1,0−2の比較で示している。
いずれの場合も本発明鋼に比べ強度が高く、歪時効量も
高い加工性の劣った線材である。実施的H−1゜H−2
についても同様である。
(14) (へ)発明の効果 以上述べて来た如く本発明法はTI添加効果全有効に発
揮させることによシ歪時効を抑制し、加工性に優れた低
強度、高延性の棒鋼および軟鋼線材の製造を可能とし、
冷鍛加工中の工具摩耗を低減することに寄与するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明鋼BのTic恒温析出曲線図、第2図
は、第2表の歪時効量を説明するための応力−歪線図で
ある。 (17) 第1図 時間 c分) 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C≦0.10%、SiS2.05 % 、Mn 
    0.1〜0.6%、At≦0.10%、TiS2.3%
    に必要に応じてNb 、 B i単独又は複合して添加
    するが、Nb≦0、3%、Bは成分重量比B/N = 
    0.75〜1.5で添加し、残部鉄および不可避的不純
    物を有する鋼片又は鋳片を1200〜1000℃の温度
    範囲に加熱し熱間圧延するに際し、900〜700℃の
    温度範囲の圧延時間を20〜200秒とすることを特徴
    とする加工性の優れた棒鋼および軟鋼線材の製造方法。
  2. (2)C≦0.10%、SiS0.05%、Mn0.1
    〜0.6%、At≦0.10%、TiS0.3%に必要
    に応じてNb 、 B ’i単独又は複合して添加する
    か−、Nb≦0.3%、Bは成分重量比B/N=0.7
    5〜1.5で添加し、残部鉄および不可避的不純物を有
    する鋼片又は鋳片を1200〜1000℃の温度範囲に
    加熱し熱間圧延後の冷却に際し900〜700℃の温度
    範囲の冷却時間を100〜300秒とすることを特徴と
    する加工性の優れた棒鋼および軟鋼線材の製造方法。
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