JPS61106715A - 浸炭特性のすぐれた鋼板の製造法 - Google Patents

浸炭特性のすぐれた鋼板の製造法

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JPS61106715A
JPS61106715A JP22590184A JP22590184A JPS61106715A JP S61106715 A JPS61106715 A JP S61106715A JP 22590184 A JP22590184 A JP 22590184A JP 22590184 A JP22590184 A JP 22590184A JP S61106715 A JPS61106715 A JP S61106715A
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steel
austenite
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less
temperature
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Noriaki Nagao
長尾 典昭
Kazutoshi Kunishige
国重 和俊
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、浸炭特性のすぐれた熱間圧延鋼板の製造法に
関する.さらに詳述すれば、本発明は、熱間圧延鋼板を
球状化焼鈍してから冷間加工、特に打抜加工後、浸炭焼
入れ処理を行う際、浸炭期間中のオーステナイト結晶粒
の粗大化を防止する方法に関する。
(従来の技術) 多くの機械部品、例えばギヤーやスプロケフト等の製造
工程においては、通常、精密打抜加工が用いられる.し
かし、一般に精密打抜加工に用いられる打抜型は高価で
ある.したがって、型寿命をできるだけ長くするため加
工用素材は軟質なものを選択して変形抵抗を少なくし、
一方、製品に必要な硬さ、強度は以後の浸炭焼入れ処理
にて補うことが行われている.いわゆる肌焼き鋼の使用
である.例えばJIS SCr SSCM 、 SNC
Nなどの肌焼きε4では、まず鋼中の炭化物を球状化し
軟質化する球状化焼鈍を行って変形抵抗を十分小さくし
てから精密打抜加工を行い所定の形状とし、次いで浸炭
、焼入れ処理を行って最終製品とする。
一方、圧延材に前処理として球状化焼鈍を行った場合、
後で行う浸炭処理時に非浸炭部(つまり、母材部)のオ
ーステナイト結晶粒が粗大化し、内部硬さを必要以上に
高めたり、焼入れ歪や靭性の低下を沼きやすいことはよ
く知られている。上記のオーステナイト結晶粒の粗大化
を防止する方法としては、Al、Niを規制する方法が
例えば特開昭59−123714号に開示されている。
すなわち、熱間圧延に際しての加?、fA度、ならびに
Al/Nおよび(Al+2N)の容置を規定して熱間圧
延後のAlN含有量を40 ppss以下に限定するこ
とにより浸炭処理期間中のオーステナイト結晶粒の粗大
化を阻止するのである。
しかし、本発明者らの研究結果によれば、熱間圧延鋼板
を素材とする場合には単にAl、NRを規制するだけで
はオーステナイト結晶粒の粗大化は防止できない。すな
わち、通常の熱間圧延条件下では、巻取時にAlNはフ
ェライト粒界のみに析出し、次工程の球状化焼鈍時にA
lNが粗大凝集化するため浸炭焼入れ時にオーステナイ
ト化すると、フェライト粒界から生成するオーステナイ
トには粒成長抑制効果を示すが、フェライト粒内から生
成するオーステナイトには何の抑vI効果を示さない、
したがって、粒内から生成したオーステナイトは容易に
粗大化してしまう、AlNより強いオーステナイト結晶
粒成長抑制効果を持つTiやNbの添加が必要となる。
しかし、これらの元素は高価であるとともに、母材の成
形性を著しく劣化させるという欠点を持つ。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的とするところは、上述のような問題点を特
殊な元素の添加を必要とせず、かつ通常の製造工程を大
幅に変えることなく解消する方法を提供することである
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、研究の結果、AlとNとの量を規制する
とともに、併せて熱間圧延条件を規制することで上述の
ような従来技術の問題点を一挙に解決することができる
ことを知り、本発明を完成した。
すなわち、本発明によれば、Al、Nitを所定範囲内
に調節することによって所要量のAlNを生成させて浸
炭時のオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制するととも
に、^r3点以上の高温仕上げおよび350〜550℃
での巻取りを行うことによって、それらの相乗的効果を
利用してオーステナイト結晶粒の粗大化を!■制し、更
には圧延に先立つ加熱を比較的低温度で行ってオーステ
ナイト結晶粒の細粒化、つまり圧延後のフェライト結晶
粒の細粒化を図り、併せて板材の浸炭特性を著しく改善
しようとするのである。
ここに、本発明の要旨とするところは 重量%で、 C: o、os〜0.50%、  Si : 0.40
%以下、Mに〇、20〜1.20%、  Al : 0
.02%以上、rJ : 0.0050〜0.0160
%でかつ(Al+2N)≧0.040%、(Al+5N
)50.11%、残部Feおよび不可避的不純物 からなる組成を有する鋼を、1200℃以下に加熱して
から、Ar3点以上の仕上温度、350〜550℃の巻
取温度で熱間圧延することを特徴とする)受炭特性のす
ぐれた鋼板の製造法である。なお、必要により、焼入れ
性をさらに改善するためにCr : 1.5%以下、M
: 1.0%以下の少なくとも1種をさらに加えてもよ
い。
(作用) 本発明において鋼組成および熱間圧延条件を上述の如く
限定した理由についてさらに詳述する。
C:Cは浸炭焼入れ後の母材部にも所定の硬度を確保す
るために、母材の組成として少なくとも0.05%含有
させることが必要である。しかし、0.50%以上含有
させるとむしろ焼入れ後の靭性を劣化させるので本発明
ではC量は0.50%を上置とする。
Si : Siは脱酸剤として添加するが、Siが0.
40%以上含有させるとB系介在物が多くなり母材の加
工性を劣化させるので0.40%を上限とする。
Mn : Mnは焼入れ性をiし、母材部の硬度を高く
するために必要な元素であるが、Mn含有量が多すぎる
と靭性を劣化させるので本発明では0.20〜1.20
%の範囲とする。
Cr、Mo :これらの元素は焼入れ性を改善する元素
として有効であるが、含有量が多すぎると焼入れ性が増
しすぎ靭性を劣化させるのでCr ; 1.5%、M。
:1.0%をそれぞれ上限とする。
なお、これら2種あ元素は所望元素であり、それらを添
加すると製造コストをかなり高めるため、必ずしも必要
としない。
鮫、N:本発明にあって、AlとNはAlNを生成し、
i3炭時のオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制する効
果を持つが、Al 0.02%未満、N O,0050
%未満でかつ(A(!+2N) 0.040%未満では
オーステナイト結晶粒の粗大化を防ぐのに必要なAlN
Rが確1呆できない。
一方、(Al+5N)が0.11%超では後述する熱間
圧延時の加熱温度ではAlNを固溶させることができず
、やはり浸炭処理時にオーステナイト結晶粒が1■大化
する。また、Nを0.0160%を超えて添加してもオ
ーステナイト結晶粒粗大化抑制効果が飽和し、かつ連続
鋳造時のスラブ表面疵を招く等の問題があるため、本発
明では0.0160%を上限とする。
その他、本発明が対象とする鋼には付随不純物が存在し
てもよく、例えば、SおよびPなどはそれぞれo、oi
o%以下、0.020%以下程度存在していてもよい。
加熱温度:浸炭焼入れ後の母材部の靭性を確保するため
には、熱間圧延に際しての加熱温度を1200℃以下に
する必要がある。すなわち、母材部の靭性を良くするた
めには、圧延前のオーステナイト結晶粒が細かい状態で
まず熱間圧延を行い、このため、加熱1度を1200℃
以下とし、これにより熱間圧延後のフェライト粒を細粒
にし、このようにフェライト結晶粒を微細化することに
よって浸炭時のオーステナイト結晶粒を微細化する必要
があるためである。か(してオーステナイト結晶粒の粗
大化が阻止され、母材部の靭性が確保されるだけでなく
、浸炭焼入時の焼入れ歪も少なくなる。
仕上温度:Ar3点より低い温度で仕上圧延を行うと母
材の加工性が劣化するばかりでなく、圧延中にAlNが
析出し浸炭時にオーステナイト結晶粒が粗大化してしま
うので、仕上げ温度はAr3点以上に規定する。
巻取温度:巻取温度が550℃を超えると、巻取時にフ
ェライト粒界のみにAlNが析出し、粒内から生成する
オーステナイト結晶粒の成長抑制効果を示さない、すな
わち、550℃以下の低温巻取りでは熱間圧延ままの状
態のときAlNは固溶しており次工程の球状化焼鈍時に
AlNがフェライト粒界および粒内に微細析出しオース
テナイト結晶粒の粗大化が抑制されるのである。
一方、巻取温度が350℃未満となるとベイナイト、マ
ルテンサイト等の変態組織がみられ熱間圧延鋼板の強度
が高くなりすぎ、たとえ球状化焼鈍しても精密打抜加工
用素材として必要な軟質化が図れない。
よって、本発明にあっては巻取温度を350〜550℃
の範囲内に制限する。
なお、球状化焼鈍条件としては特に制約はなく、111
℃當行なわれている如く、精密打抜加工用素材として必
要な硬度の上限、例えばW*680を得る条件であれば
良い。
次に本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
1丘10= 本例はオーステナイト結晶粒の粗大化に及ぼす巻取温度
の影響をみる。
まず、第1表に示す鋼組成を有する本発明において規定
する範囲内の鋼を用いて、1150℃に加熱し、StO
℃で仕上圧延を行い、次いで680℃×10hの球状化
処理後浸炭焼入れを行ったときのオーステナイト結晶粒
粗大化状況を添付図面にグラフにまとめて示す0図示結
果より明らかなように、550℃以下の巻取時にオース
テナイト結晶粒の粗大化が大幅に抑制されるのが分かる
。浸炭処理はカーボンポテンシャル0.9%の浸炭ガス
を使い900℃×90分行い、次いで油浴中で焼入れし
た。なお、オーステナイトの粗大化率は粒度陽6以上の
結晶粒の面積率で示す。
第1表    (重量%) 0.21 0.1B  0.72 1.01 0.03
2 0.0092 780℃裏止皿l 第2表に示す組成の鋼を1150℃加熱、810℃仕上
、500℃巻取の圧延条件で圧延し、これを680℃×
15hの球状化焼鈍した後、900℃に昇温しその温度
で90分保持した後のオーステナイト粒の粗大化率を同
表に示す。
同表に示す結果より明らかなように、Al≧0.02%
、N≧o、ooso%、(Al+2N)≧0.04Q%
、(A(2+5N)50.11%を満たす成分系のみオ
ーステナイトの粗大化が抑制されているのが分かる。
裏止皿主 次に第2表のA鋼(Ar 3点795℃)を種々の圧延
条件で熱間圧延し、これを690℃X 15hの球状化
焼鈍した後、900℃で90分加熱してガス浸炭−泊焼
入れを行−1た。その際の各工程での条件および得られ
た鋼板の特性を第3表にまとめて示す、浸炭焼入れ条件
は実施例1に同しであった。
同表に示す結果より明らかなように、本発明の規定する
範囲内の条件下では車にオーステナイト結晶の1■大化
が抑制されるだけでなく、禎密打抜加工用素(1として
軟質でかつ最終製品としても優れた特性を示している。
、i、Vl而の部上な一見明 添付図面はオーステナイトの粒成長に与える熱間圧Lf
e取温広温度響を示すグラフである。
出願人  住友金泥工業株式会社 代理人  弁理士 広 瀬 童 −(他1名)巻取長り
度(“C)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で、 C:0.05〜0.50%、Si:0.40%以下、M
    n:0.20〜1.20%、Al:0.02%以上、N
    :0.0050〜0.0160%でかつ (Al+2N)≧0.040%、(Al+5N)≦0.
    11%、残部Feおよび不可避的不純物 からなる組成を有する鋼を、1200℃以下に加熱して
    から、Ar_3点以上の仕上温度、350〜550℃の
    巻取温度で熱間圧延することを特徴とする浸炭特性のす
    ぐれた鋼板の製造法。
  2. (2)重量%で、 C:0.05〜0.50%、Si:0.40%以下、M
    n:0.20〜1.20%、Al:0.02%以上、N
    :0.0050〜0.0160%でかつ (Al+2N)≧0.040%、(Al+5N)≧0.
    11%、Cr:1.5%以下およびMo:1.0%以下
    の少なくとも1種、 残部Feおよび不可避的不純物 からなる組成を有する鋼を、1200℃以下に加熱して
    から、Ar_3点以上の仕上温度、350〜550℃の
    巻取温度で熱間圧延することを特徴とする浸炭特性のす
    ぐれた鋼板の製造法。
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