JPH05163525A - 微細組織を有する結晶粒安定化肌焼用鋼の製造方法 - Google Patents

微細組織を有する結晶粒安定化肌焼用鋼の製造方法

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JPH05163525A
JPH05163525A JP35006591A JP35006591A JPH05163525A JP H05163525 A JPH05163525 A JP H05163525A JP 35006591 A JP35006591 A JP 35006591A JP 35006591 A JP35006591 A JP 35006591A JP H05163525 A JPH05163525 A JP H05163525A
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JP
Japan
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temperature
steel
hardened steel
case hardened
grain size
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JP35006591A
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English (en)
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Hiroshi Nishimori
森 博 西
Kazuhiro Kobayashi
林 一 博 小
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Sanyo Special Steel Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Special Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、熱間圧延したままの状態で微細な
組織を有し、かつ浸炭時にオーステナイト結晶粒度の粗
大化し難い結晶粒度安定化肌焼用鋼の製造方法を提供す
ることを目的とする。 【構成】 本願の第1の発明は、重量比で、C:0.0
8〜0.30%、Si:0.05〜1.0%、Mn:
0.3〜2.0%を含有し、さらにAl:0.015〜
0.050%、N:0.015〜0.030%をAl
(%)/N(%)≦1.92を満足する範囲で含有し、
残部Feおよび不可避的に含まれる不純物よりなる肌焼
用鋼を1150℃以上の温度に加熱後、終止温度が95
0〜800℃となるように熱間圧延を行い、その後0.
5〜0.05℃/sec のゆっくりした速度でA1 変態点
以下まで冷却することを特徴とする。また、本該の第2
の発明は、第1の発明の肌焼用鋼の成分に加え、さらに
Cr:0.3〜2.0%、Ni:0.3〜5.0%、M
o: 0.05〜1.0%のうち一種または二種以上を
含有させたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延したままの状
態で微細な組織を有し、かつ浸炭時にオーステナイト結
晶粒度の粗大化し難い結晶粒度安定化肌焼用鋼の製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】浸炭時にオーステナイト結晶粒が粗大化
すると、熱処理歪や硬さのバラツキ、部品の強度低下等
を引き起こすために、オーステナイト結晶粒度特性の安
定な肌焼用鋼が求められている。特に最近では、制御圧
延を適用して焼ならし処理の省略をはかることも実用化
されている。また、結晶粒度を安定化させた鋼として
は、例えば特開昭56−75551号公報や特開昭59
−123714号公報などに記載の鋼が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記制
御圧延によって得られた鋼は、結晶粒度が微細であるが
故に却って浸炭等の高温加熱時に粗大化しやすいという
傾向をもっている。また、上記従来公報記載の鋼では、
圧延したままの状態では微細な組織は得られないという
問題があった。本発明は、かかる問題点に鑑み、熱間圧
延したままの状態で微細な組織を有し、しかも浸炭時に
オーステナイト結晶粒度が粗大化が生じ難いようにした
肌焼用鋼の製造方法を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、肌焼用鋼
の変態特性および粒度特性に及ぼす種々の要因を詳細に
検討した結果、熱間加工条件及び冷却条件と共に化学成
分をある特定範囲にコントロールすることにより、加工
後の冷却状態で微細な組織を有すると共に、浸炭等の高
温熱処理時にも結晶粒度が成長粗大化しにくいようにA
lNをより微細にかつ均一に分散させることができ、こ
れによって上記のような従来技術の問題点を解決し、オ
ーステナイト結晶粒度のより安定化をはかることができ
ることを見出した。
【0005】即ち、本願における第1の発明は、重量比
で、 C : 0.08〜0.30%、 Si: 0.05〜1.0%、 Mn: 0.3〜2.0%、 を含有し、さらに Al: 0.015〜0.050%、 N : 0.015〜0.030%、 をAl(%)/N(%)≦1.92を満足する範囲で含
有し、残部Feおよび不可避的に含まれる不純物よりな
る肌焼用鋼を1150℃以上の温度に加熱後、終止温度
が950〜800℃となるように熱間圧延を行い、その
後0.5〜0.05℃/sec のゆっくりした速度でA1
変態点以下まで冷却することを特徴とする結晶粒安定化
肌焼用鋼の製造方法である。
【0006】また、本願における第2の発明は、重量比
で、 C : 0.08〜0.30%、 Si: 0.05〜1.0%、 Mn: 0.3〜2.0%、 を含有し、又 Al: 0.015〜0.050%、 N : 0.015〜0.030%、 をAl(%)/N(%)≦1.92を満足する範囲で含
有し、さらに Cr: 0.3〜2.0%、 Ni: 0.3〜5.0%、 Mo: 0.05〜1.0%、 うちの一種または二種以上を含み、残部Feおよび不可
避的に含まれる不純物よりなる肌焼鋼を1150℃以上
の温度に加熱後、終止温度が950〜800℃となるよ
うに熱間圧延を行い、その後、0.5〜0.05℃/se
c のゆっくりした速度でA1 変態点以下まで冷却するこ
とを特徴とする結晶粒安定化肌焼用鋼の製造方法であ
る。
【0007】
【作用】以下に、本発明の方法において鋼の成分範囲お
よび製造条件を上記のように限定した理由について述べ
る。 〔C〕:Cは焼入性や強度を確保する上で必須の元素で
あり、通常の機械部品での強度を確保するためには最低
0.08%が必要である。しかし、0.30%を越える
と芯部の硬さが上がりすぎて、靱性の劣化や圧縮の残留
応力の低減に伴う疲労強度の低下等が起こり、肌焼鋼本
来の目的に対しては好ましくない。よって、下限を0.
08%とし、上限を0.30%とする。 〔Si〕:Siは通常脱酸材として使用されるが、フェ
ライト強化作用が強く、焼入性も向上させる。0.05
%以下では脱酸が不十分となり、1.0%以上では鋼の
延性、靱性、加工性を阻害するようになる。よって、下
限を0.05%とし、上限を1.0%とする。 〔Mn〕:MnもSiと同様に脱酸材として使用され、
また焼入性、強度を確保する上では必須の元素である。
0.30%未満ではこの効果が十分ではなく、また、
2.0%を越えると加工性や靱性等に悪影響が出てく
る。したがって、下限を0.30%とし、上限を2.0
%とする。 〔Al〕:Alはオーステナイト結晶粒度を微細に保持
するためには必須元素であり、鋼中のNと結合してAI
Nとなって微細析出し、いわゆるピンナップ効果によ
り、結晶粒の粗大化阻止効果を示す。0.015%未満
ではAINの析出量が不足して結晶粒の阻止効果が十分
でない。また、0.050%以上では析出物が粗大にな
り、逆に粗大化阻止効果が低下するようになる。したが
って、Alの下限を0.015%とし、上限を0.05
0%とする。 〔N〕:NはAlと結合してAINとして析出し、オー
ステナイト結晶粒度を微細にさせる。0.015%未満
では必要な析出物の量の確保が難しく、0.030%を
越えると鋼材の健全性に問題が出てくる。したがって、
下限を0.015%とし、上限を0.030%とする。 〔Al(%)/N(%)≦1.92〕:AlとNをこの
関係式を満足させるように添加することにより、AIN
は微細かつ均一に分散し、しかも浸炭等の高温加熱中に
おいても、これらの微細析出物は成長し難く、安定した
結晶粒阻止効果を示すことが判明した。
【0008】〔Ni、Cr、Mo〕:本願第2の発明に
おいてはこれらの元素を添加する。これらは一般に低合
金肌焼鋼において、焼入性を向上かつ安定させる作用を
有し、目的用途に応じた強度、靱性を確保する上で有効
な元素である。いずれも添加の効果を十分に得るために
は経済性も考慮し、Niは0.3〜5.0%、Crは
0.3〜2.0%、Moは0.1〜1.0%とする。
【0009】以上は本発明鋼の合金成分の制約条件であ
るが、本発明ではさらにオーステナイト結晶粒度の安定
化をはかるために、製造条件として次のような要件を必
要とする。即ち、 〔加熱温度:1150℃以上〕:熱間圧延するために加
熱していくと、鋼中のAlNは固溶していく。しかし、
加熱温度が十分でないと溶け残っている部分は一部が粗
大化を起こし、結晶粒の粗大化防止には有効に寄与しな
い。また、再加熱の場合に溶け残った析出物を核として
固溶した部分が析出するために、析出物自体の大きさが
大きくなり、結晶粒の粗大化阻止効果が減少する。加熱
温度が1150℃以上の場合、初期状態として十分な量
のAlNを固溶させることができる。そこで、圧延時の
加熱温度は1150℃以上とする。 〔圧延終止温度:950〜800℃〕:上記の温度に加
熱したのちに、圧延終止温度が950〜800℃となる
ように圧延をコントロールすることにより、オーステナ
イト結晶粒が微細化し、冷却後に微細な組織が得られ
る。しかし、この場合には一般的に浸炭時の初期粒度が
微細になりすぎて、逆に結晶粒の粗大化が起きやすく、
制御圧延材の欠点ともなっている。本件発明者らは、種
々の製造条件のオーステナイト結晶粒度に及ぼす影響に
ついて検討した結果、先のAl、N量のコントロールと
ともに、次に示す冷却速度のコントロールを行うことに
より、著しく結晶粒度の安定性を高めることができるこ
とを見出した。 〔加工後の冷却速度:0.5〜0.05℃/sec 〕:上
記の温度で圧延を終止した後に、0.50〜0.05℃
/sec の冷却速度で冷却することにより、加工後の組織
を微細化せずに、結晶粒度の安定性を著しく高められ
る。これは冷却中にAlNが微細に析出するためで、
0.5℃/sec以上では、析出する量が少なく、0.
05℃/sec以下では、析出粒子が成長粗大化して、
結晶粒粗大化に対して有効でなくなるためである。従っ
て上記のような冷却速度で冷却することにより、微細な
組織と安定した結晶粒度特性の両方が得られることが判
明した。
【0010】
【実施例】表1及び表2に本発明鋼と比較鋼の化学成分
と圧延加熱温度、圧延終止温度および加工後の冷却速度
の操業条件とオーステナイト粒度特性の結果をあわせて
示す。鋼材のサイズはいずれも直径30mmで、オース
テナイト粒度特性は、950℃×6hr加熱時のもので
ある。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】表1及び表2から下記のことが判明した。
即ち、仕上げ温度が950℃以下となると、微細な結晶
粒が得られる。しかしこの場合には、浸炭時の加熱にお
いて一般にオーステナイトの初期粒度も微細になって、
結晶粒が粗大化しやすくなる傾向を示す。他方、加工後
の冷却速度によってオーステナイト結晶粒度特性は影響
を受け、一般の冷却床における放冷では粒度特性は安定
しないが、徐冷ボックスや冷却床内のカバー徐冷などに
より、0.3〜0.05℃/secの冷却速度で冷却す
ることにより、オーステナイト結晶粒度特性は大幅に改
善されることがわかる。しかしこの効果は熱間圧延時の
加熱が不十分な場合には認められず、また成分範囲が請
求範囲に無い場合にも認められない。このように本発明
の方法によれば、熱間圧延後の組織が微細であり、かつ
浸炭条件が高温長時間であってもオーステナイト結晶粒
の安定な肌焼鋼が得られる。
【0014】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、熱間加
工後に冷却状態で微細な組織を有し、かつ冷間鍛造等に
よる機械部品の製造方法を経ても、浸炭時にオーステナ
イト結晶粒の粗大化し難い、結晶粒度安定化肌焼用鋼を
製造することができ、その産業上の効果は極めて大なる
ものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で、 C : 0.08〜0.30%、 Si: 0.05〜1.0%、 Mn: 0.3〜2.0%、 を含有し、さらに Al: 0.015〜0.050%、 N : 0.015〜0.030%、 をAl(%)/N(%)≦1.92を満足する範囲で含
    有し、残部Feおよび不可避的に含まれる不純物よりな
    る肌焼用鋼を1150℃以上の温度に加熱後、終止温度
    が950〜800℃となるように熱間圧延を行い、その
    後0.5〜0.05℃/sec のゆっくりした速度でA1
    変態点以下まで冷却することを特徴とする微細組織を有
    する結晶粒安定化肌焼用鋼の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量比で、 C : 0.08〜0.30%、 Si: 0.05〜1.0%、 Mn: 0.3〜2.0%、 を含有し、又 Al: 0.015〜0.050%、 N : 0.015〜0.030%、 をAl(%)/N(%)≦1.92を満足する範囲で含
    有し、さらに Cr: 0.3〜2.0%、 Ni: 0.3〜5.0%、 Mo: 0.05〜1.0%、 のうちの一種または二種以上を含み、残部Feおよび不
    可避的に含まれる不純物よりなる肌焼鋼を1150℃以
    上の温度に加熱後、終止温度が950〜800℃となる
    ように熱間圧延を行い、その後、0.5〜0.05℃/
    sec のゆっくりした速度でA1 変態点以下まで冷却する
    ことを特徴とする微細組織を有する結晶粒安定化肌焼用
    鋼の製造方法。
JP35006591A 1991-12-09 1991-12-09 微細組織を有する結晶粒安定化肌焼用鋼の製造方法 Pending JPH05163525A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002030339A (ja) * 2000-07-19 2002-01-31 Mitsubishi Seiko Muroran Tokushuko Kk Vを含有しない熱間鍛造用非調質鋼

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JPS5672124A (en) * 1979-11-16 1981-06-16 Daido Steel Co Ltd Manufacture of case hardening steel
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JPS63157816A (ja) * 1986-12-22 1988-06-30 Kawasaki Steel Corp 浸炭用鋼材の製造方法

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