JP6408290B2 - Method for rapid softening annealing of carbon steel - Google Patents
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Description
本件出願に係る発明は、自動車の部品などに用いられる機械構造部品の焼鈍処理方法に関するものである。 The invention according to the present application relates to a method of annealing a machine structural part used for automobile parts and the like.
従来より、自動車の部品などに用いられる中空ラックバー等の機械構造部品は、鋼材に所定の熱履歴を与えて所定の硬さとし、さらに、球状化焼鈍処理を行い、軟質化することで、加工性の向上を図っている。従前より行われていた球状化焼鈍処理では、セメンタイトを球状化させるために、Ae1点前後の温度で鋼材を数十時間以上の長時間をかけて加熱する必要があった。ゆえに、生産効率が悪い球状化焼鈍処理の方法を改善すべく、種々の急速連続球状化焼鈍処理法が開発されている。 Conventionally, mechanical structural parts such as hollow rack bars used for automobile parts, etc. are processed by giving a predetermined thermal history to the steel material to give a predetermined hardness, and further by spheroidizing annealing and softening The improvement of the nature is aimed at. In the spheroidizing annealing process that has been conventionally performed, in order to spheroidize cementite, it was necessary to heat the steel material over a long time of several tens of hours or more at a temperature around Ae 1 point. Therefore, various rapid continuous spheroidizing annealing methods have been developed to improve the spheroidizing annealing method having poor production efficiency.
例えば、特許文献1に示す急速連続球状化焼鈍処理法は、鋼材に素過程(1)として、Ae1点以上、Ae1点+150K以下の温度域に、1K/秒以上の昇温速度で昇温加熱し、当該温度域内で0秒以上600秒未満の時間保持した後、Ae1点+50K〜Ae1点−150Kの温度域内を5K/秒以下の冷却速度で冷却するかまたは当該温度域内の温度に保持すること、および、(2)として、Ae1点+80K以上、Ae1点+300K以下の温度域内に1K/秒以上の昇温速度で昇温加熱し、当該温度域内で0秒以上120秒未満の時間保持した後、Ae1点〜Ae1点−150Kの温度域内を5K/秒以下の冷却速度で冷却するか又は当該温度域内の温度に保持すること、を単独でまたは組み合わせて1回もしくは2回以上行うことを特徴としている。 For example, in the rapid continuous spheroidizing annealing method shown in Patent Document 1, as a basic process (1) for steel, the temperature is increased at a temperature rising rate of 1 K / second or more in a temperature range of Ae 1 point or more and Ae 1 point +150 K or less. temperature heating, after maintaining the temperature for less than 600 seconds 0 seconds in the region, the temperature region of Ae 1 point + 50K~Ae 1 point -150K 5K / sec is cooled below the cooling rate or of the temperature range And (2), heating is performed at a temperature rising rate of 1 K / second or more in a temperature range of Ae 1 point + 80 K or more and Ae 1 point + 300 K or less, and 0 second or more 120 in the temperature range. after holding the fractional seconds, or in combination to maintain the temperature within the region Ae 1 point ~Ae 1 point -150K or in the temperature range of the temperature is cooled below the cooling rate of 5K / sec, by itself 1 1 or more times It is characterized in Ukoto.
当該特許文献1では、昇温途上で鋼材にAc1点未満、623K以上の温度域で塑性加工を加え、所定の熱処理サイクルを経ることで、鋼の球状化焼鈍処理を1時間以下に短縮させている。 In the said patent document 1, the steel spheroidizing annealing process is shortened to 1 hour or less by adding a plastic working to the steel material in the temperature range below Ac 1 point and 623K or more in the course of temperature rising, and passing through a predetermined heat treatment cycle. ing.
また、特許文献2に示す線材の球状化焼鈍方法は、母材が、重量%でC:0.15〜0.6%、Mn−Cr:0.8〜3.0%を含有する鋼で、熱間圧延後の組織が以下の式(1)及び(2)を満たすストランド状態の線材を、100℃/秒以上の加熱速度で温度T1に昇温した後、直ちに温度T2までC1℃/秒の冷却速度で冷却し、次いで、温度T3の炉中に装入して3〜30分保持することを特徴としている。なお、Ae1点+20℃≦T1≦Ae1点+150℃、Ae1点−50℃≦T2≦Ae1点+20℃、Ae1点−80℃≦T3≦Ae1点−20℃、{(T1−Ae1点)/30}≦C1≦{(T1−Ae1点)/1.5}である。
式(1) {(ベイナイト分率)/(1−フェライト分率)}≧0.2
式(2) フェライト分率≧0.1
Moreover, the spheroidizing annealing method of the wire shown in Patent Document 2 is a steel in which the base material contains C: 0.15 to 0.6% and Mn—Cr: 0.8 to 3.0% by weight%. The wire in a strand state in which the structure after the hot rolling satisfies the following formulas (1) and (2) is heated to a temperature T1 at a heating rate of 100 ° C./second or more, and immediately until the temperature T2 C1 ° C. / It is characterized in that it is cooled at a cooling rate of 2 seconds and then charged in a furnace at temperature T3 and held for 3 to 30 minutes. In addition, Ae 1 point + 20 ° C. ≦ T1 ≦ Ae 1 point + 150 ° C., Ae 1 point−50 ° C. ≦ T2 ≦ Ae 1 point + 20 ° C., Ae 1 point−80 ° C. ≦ T3 ≦ Ae 1 point−20 ° C., {(T1 -Ae 1 point) / 30} ≦ C1 ≦ {(T1-Ae 1 point) /1.5}.
Formula (1) {(Bainite fraction) / (1-Ferrite fraction)} ≧ 0.2
Formula (2) Ferrite fraction ≧ 0.1
当該特許文献2では、加熱温度や、加熱速度及び冷却速度を制御することで、線材の球状化焼鈍処理を30分以下に短縮させている。 In the said patent document 2, the spheroidizing annealing process of a wire is shortened to 30 minutes or less by controlling heating temperature, a heating rate, and a cooling rate.
しかしながら、上述した各特許文献のような軟質化を目的とした球状化焼鈍技術は、主に鋼板や線材といった素材を炉加熱することで、当該素材全体を均一に軟質化させる方法であるため、処理を行う装置が大がかりとなる問題がある。また、上述した特許文献に記載されているように、球状化焼鈍処理には、30分程度の時間が必要である。 However, the spheroidizing annealing technique for softening as in each of the above-mentioned patent documents is a method of uniformly softening the entire material by mainly heating the material such as a steel plate or wire, There is a problem that a device for processing becomes a large scale. Further, as described in the above-described patent document, the spheroidizing annealing process requires about 30 minutes.
そこで、市場からは、従来30分から1時間程度の処理時間を必要としていた鋼材の球状化焼鈍処理を、より短い時間で処理することを可能とし、製造ラインにおいて部分的な軟質化焼鈍処理を実現することができる球状化焼鈍処理方法の開発が望まれていた。 Therefore, from the market, it has become possible to process the spheroidizing annealing of steel materials, which previously required a processing time of 30 minutes to 1 hour, in a shorter time, and realized a partial softening annealing process in the production line. Development of a spheroidizing annealing method that can be performed has been desired.
本件発明者等は、鋭意研究の結果、以下の炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法を採用することで、極めて短い時間で炭素鋼の焼鈍処理を実現することができ、製造ラインにおいて炭素鋼の部分的な軟質化焼鈍処理を行うことが可能になることに想到した。 As a result of diligent research, the inventors of the present invention can realize the annealing process of carbon steel in a very short time by adopting the following rapid softening annealing method of carbon steel, It was conceived that partial softening annealing could be performed.
すなわち、本発明に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法は、当該炭素鋼の化学組成における炭素が0.27質量%〜0.58質量%、ケイ素が0.15質量%〜0.35質量%、マンガンが0.30質量%〜1.50質量%、リンが0.03質量%以下、硫黄が0.03質量%以下、ニッケルが0.25質量%以下、クロムが0.35質量%以下で、残部が鉄及び不可避的不純物であり、以下の工程を備えることを特徴とする。
第1熱処理工程:前記炭素鋼を加熱し、当該炭素鋼の表面をAc1+20℃〜Ac1+50℃のオーステナイト化温度T1に10℃/s以上の速度で上昇させる工程。
第2熱処理工程:第1熱処理工程を終了した直後に、前記炭素鋼をMs点〜600℃の低温保持温度T2まで1℃/s以上の速度で降下させる工程。
第3熱処理工程:第2熱処理工程を終了した前記炭素鋼を、Ae1−130℃〜Ae1−20℃の高温保持温度T3まで10℃/s以上の速度で上昇させる工程。
冷却工程:第3熱処理工程を終了した前記炭素鋼を冷却して軟質化処理した炭素鋼を得る工程。
That is, in the rapid softening annealing method of carbon steel according to the present invention, carbon in the chemical composition of the carbon steel is 0.27 mass% to 0.58 mass%, and silicon is 0.15 mass% to 0.35 mass. %, Manganese is 0.30% by mass to 1.50% by mass, phosphorus is 0.03% by mass or less, sulfur is 0.03% by mass or less, nickel is 0.25% by mass or less, and chromium is 0.35% by mass. In the following, the balance is iron and inevitable impurities, and the following steps are provided.
First heat treatment step: the carbon steel is heated, the step of increasing the surface of the carbon steel at Ac 1 + 20 ℃ ~Ac 1 + 50 ℃ of the austenitizing temperature T1 10 ° C. / s or faster.
Second heat treatment step: Immediately after the completion of the first heat treatment step, the carbon steel is lowered at a rate of 1 ° C./s or more to a low temperature holding temperature T2 of Ms point to 600 ° C.
Third heat treatment step: A step of raising the carbon steel that has finished the second heat treatment step at a rate of 10 ° C./s or higher to a high temperature holding temperature T3 of Ae 1 −130 ° C. to Ae 1 −20 ° C.
Cooling step: A step of cooling the carbon steel that has finished the third heat treatment step to obtain a softened carbon steel.
また、本件発明に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法は、前記第2熱処理工程において、前記低温保持温度T2を30秒以下の時間、及び/又は、前記第3熱処理工程において、前記高温保持温度T3を60秒以下の時間、保持することが好ましい。 Further, the rapid softening annealing method for carbon steel according to the present invention includes the low temperature holding temperature T2 for 30 seconds or less in the second heat treatment step and / or the high temperature holding in the third heat treatment step. It is preferable to hold the temperature T3 for a time of 60 seconds or less.
また、本件発明に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法は、前記軟質化焼鈍処理により、当該処理前の炭素鋼の硬さを基準として、ビッカース硬さを8%以上低下させるものであることが好ましい。 Moreover, the rapid softening annealing method of the carbon steel which concerns on this invention shall reduce Vickers hardness 8% or more by the said softening annealing process on the basis of the hardness of the carbon steel before the said process. Is preferred.
さらに、本件発明に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法は、前記第1熱処理工程、又は、前記第3熱処理工程の少なくともいずれか1つの工程において、高周波誘導加熱法を用いることが好ましい。 Furthermore, the rapid softening annealing method for carbon steel according to the present invention preferably uses a high frequency induction heating method in at least one of the first heat treatment step and the third heat treatment step.
また、本件発明に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法は、前記第2熱処理工程において、高周波誘導加熱法を用いることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the rapid softening annealing method of the carbon steel which concerns on this invention uses a high frequency induction heating method in a said 2nd heat treatment process .
さらに、本件発明に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法は、前記第1熱処理工程における前記オーステナイト化温度T1が、760℃〜785℃であり、当該オーステナイト化温度T1までの昇温速度が90℃/s〜150℃/sであることが好ましい。 Furthermore, in the rapid softening annealing method for carbon steel according to the present invention, the austenitizing temperature T1 in the first heat treatment step is 760 ° C. to 785 ° C., and the rate of temperature rise to the austenitizing temperature T1 is 90 ° C. It is preferable that it is degrees C / s-150 degrees C / s.
また、本件発明に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法は、前記第2熱処理工程における前記低温保持温度T2までの冷却速度が3℃/s〜170℃/sであることが好ましい。 In the method for rapid softening annealing of carbon steel according to the present invention, the cooling rate to the low temperature holding temperature T2 in the second heat treatment step is preferably 3 ° C./s to 170 ° C./s.
さらに、本件発明に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法は、前記第3熱処理工程における前記高温保持温度T3が、600℃〜700℃であり、当該高温保持温度T3までの昇温速度が20℃/s〜350℃/sであることが好ましい。 Furthermore, in the rapid softening annealing method of carbon steel according to the present invention, the high temperature holding temperature T3 in the third heat treatment step is 600 ° C. to 700 ° C., and the temperature rising rate to the high temperature holding temperature T3 is 20 ° C. It is preferable that it is degrees C / s-350 degrees C / s.
本件出願に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法によれば、従来、30分から1時間以上の処理時間が必要であった炭素鋼の球状化焼鈍処理を極めて短時間で実現することが可能となる。また、本件出願に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法は、極めて短時間で炭素鋼の球状化焼鈍処理を行うことができるため、製造ラインの中で、炭素鋼の部分的な軟質化焼鈍処理を連続的に行うことが可能になる。よって、本願発明は、炭素鋼のうち機械加工や塑性加工が必要となる部分を、局所的に軟質化焼鈍処理できるため、硬さが必要な部分における硬さ低下を回避し、且つ、加工が必要な部分の加工性を著しく向上させることが可能となる。従って、本件出願に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法を採用することで、加工精度に優れ、高い品質の製品を提供できるようになる。 According to the rapid softening annealing method for carbon steel according to the present application, it is possible to realize the spheroidizing annealing treatment of carbon steel that has conventionally required a processing time of 30 minutes to 1 hour or more in an extremely short time. Become. Further, the rapid softening annealing method of carbon steel according to the present application can perform spheroidizing annealing of carbon steel in an extremely short time, and therefore, in the production line, partial softening annealing of carbon steel. Processing can be performed continuously. Therefore, the present invention can locally soften and anneal a portion of carbon steel that requires machining or plastic working, avoiding a decrease in hardness in a portion that requires hardness, and processing It becomes possible to remarkably improve the workability of a necessary part. Therefore, by adopting the rapid softening annealing method for carbon steel according to the present application, it becomes possible to provide a high quality product with excellent processing accuracy.
以下に、本件発明に係る「炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法」の実施形態について詳述する。 Below, the embodiment of "the rapid softening annealing method of carbon steel" concerning this invention is explained in full detail.
本件発明に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法は、所定の硬さを備えた炭素鋼を極めて短時間で、軟質化焼鈍処理する方法であり、「第1熱処理工程」と、「第2熱処理工程」と、「第3熱処理工程」と、「冷却工程」とを必須の工程として備えることを特徴とする。まずはじめに、処理対象となる炭素鋼について説明した後、第1熱処理工程〜第3熱処理工程及び冷却工程について詳述する。 The rapid softening annealing method of carbon steel according to the present invention is a method of softening annealing a carbon steel having a predetermined hardness in an extremely short time, and includes a “first heat treatment step” and a “second heat treatment step”. The heat treatment step, the third heat treatment step, and the cooling step are provided as essential steps. First, after explaining the carbon steel to be treated, the first heat treatment step to the third heat treatment step and the cooling step will be described in detail.
1.炭素鋼
本件発明に係る急速軟質化焼鈍処理方法において用いる炭素鋼は、高強度を必要とする中空ラックバー等の炭素鋼製品を製造する際に必要とする成分を所定量含むものである。すなわち、本件発明において用いる炭素鋼は、炭素が0.27質量%〜0.58質量%、ケイ素が0.15質量%〜0.35質量%、マンガンが0.30質量%〜1.50質量%、リンが0.03質量%以下、硫黄が0.03質量%以下、ニッケルが0.25質量%以下、クロムが0.35質量%以下であり、残部が鉄及び不可避的不純物からなる化学組成を備えるものであることが好ましい。当該化学組成を備えた炭素鋼の一例として、SMn433(JIS G 4053)を挙げることができる。
1. Carbon steel The carbon steel used in the rapid softening annealing method according to the present invention includes a predetermined amount of components necessary for producing a carbon steel product such as a hollow rack bar that requires high strength. That is, the carbon steel used in the present invention is carbon 0.27 mass% to 0.58 mass%, silicon 0.15 mass% to 0.35 mass%, manganese 0.30 mass% to 1.50 mass%. %, Phosphorus is 0.03% by mass or less, sulfur is 0.03% by mass or less, nickel is 0.25% by mass or less, chromium is 0.35% by mass or less, and the balance is iron and inevitable impurities. It is preferable to have a composition. As an example of the carbon steel having the chemical composition, SMn433 (JIS G 4053) can be cited.
炭素:中空ラックバー等の高強度が要求される機械構造用鋼材における炭素含有量は、0.27質量%〜0.58質量%であることが好ましく、0.30質量%〜0.36質量%であることがより好ましい。合金成分としての炭素は、焼入処理後の芯部強度を確保するために必要な元素であり、0.27質量%未満では、その硬さが不十分であり、0.58質量%を超えると、芯部の靱性を低下させるため、含有量を0.27質量%〜0.58質量%とした。 Carbon: The carbon content in steel materials for mechanical structures that require high strength such as hollow rack bars is preferably 0.27% by mass to 0.58% by mass, and 0.30% by mass to 0.36% by mass. % Is more preferable. Carbon as an alloy component is an element necessary for ensuring the core strength after the quenching treatment. If it is less than 0.27% by mass, its hardness is insufficient and exceeds 0.58% by mass. And in order to reduce the toughness of a core part, content was made into 0.27 mass%-0.58 mass%.
ケイ素:ケイ素は、焼戻しの軟化抵抗性の向上に大きく寄与する元素であり、十分な効果を得るためには、0.15質量%以上必要である。一方で、過剰にケイ素を含有させると、切削加工性を低下させるため、軟質化焼鈍処理後に、部分的に切削等の機械加工を行う中空ラックバー等に用いる場合には、ケイ素の含有量の上限を0.35質量%とすることが好ましい。 Silicon: Silicon is an element that greatly contributes to the improvement of the softening resistance of tempering, and is required to be 0.15% by mass or more in order to obtain a sufficient effect. On the other hand, when silicon is excessively contained, the machinability is lowered, and therefore, when used for a hollow rack bar or the like that performs machining such as cutting partially after the softening annealing treatment, The upper limit is preferably 0.35% by mass.
マンガン:中空ラックバー等の機械構造用鋼材におけるマンガン含有量は、0.30質量%〜1.50質量%であることが好ましい。マンガンは精錬時の脱酸剤として必要で、酸化物系介在物を低減して鋼の清浄度を高める元素である。また、焼入性を向上させて鋼の芯部硬さや硬化層深さを高める元素でもある。本実施の形態のように所定の硬さが要求される中空ラックバー等の機械構造用鋼材に用いるためには、炭素鋼中に0.30質量%以上のマンガンを含有させることが必要となる。一方で、過剰にマンガンを添加すると、焼入性が過剰となり、靱性が劣化して加工性も低下するため、マンガン含有量の上限を1.50質量%とした。 Manganese: The manganese content in steel for mechanical structures such as hollow rack bars is preferably 0.30% by mass to 1.50% by mass. Manganese is necessary as a deoxidizer during refining, and is an element that reduces oxide inclusions and increases the cleanliness of steel. Moreover, it is an element which improves hardenability and raises the core part hardness and hardened layer depth of steel. In order to use it for steel materials for mechanical structures such as a hollow rack bar that requires a predetermined hardness as in the present embodiment, it is necessary to contain 0.30% by mass or more of manganese in carbon steel. . On the other hand, if manganese is added excessively, the hardenability becomes excessive, the toughness deteriorates and the workability also decreases. Therefore, the upper limit of manganese content is set to 1.50% by mass.
リン:リンは、鋼の熱間加工性や靱性を低下させる不純物である。よって、炭素鋼中のリンの含有量は少ない方が好ましい。リン含有量の上限は、0.03質量%以下である。 Phosphorus: Phosphorus is an impurity that reduces the hot workability and toughness of steel. Therefore, it is preferable that the content of phosphorus in the carbon steel is small. The upper limit of the phosphorus content is 0.03% by mass or less.
硫黄:中空ラックバー等の機械構造用鋼材における硫黄含有量は、0.030質量%以下であることが好ましい。 Sulfur: The sulfur content in steel for mechanical structures such as hollow rack bars is preferably 0.030% by mass or less.
ニッケル:中空ラックバー等の機械構造用鋼材におけるニッケル含有量は、0.25質量%以下であることが好ましい。 Nickel: The nickel content in steel for mechanical structures such as hollow rack bars is preferably 0.25% by mass or less.
クロム:中空ラックバー等の機械構造用鋼材におけるクロム含有量は、0.35質量%以下であることが好ましい。 Chromium: The chromium content in the steel for mechanical structures such as hollow rack bars is preferably 0.35% by mass or less.
なお、本件発明において用いられる炭素鋼は、機械構造用鋼材としての用途に応じて他の成分、例えば、モリブデン、バナジウム、ニオブ、ホウ素、チタン、テルル、カルシウム、マグネシウム、ジルコニウム等の成分を含むものを用いてもよい。 The carbon steel used in the present invention includes other components, such as molybdenum, vanadium, niobium, boron, titanium, tellurium, calcium, magnesium, zirconium, etc. depending on the use as a steel for machine structural use. May be used.
本願発明の急速軟質化焼鈍処理方法の処理対象となる上述の炭素鋼は、そのままでは硬さが高く、歯部などに加工を行うための切削性研削性や塑性加工性が低くなる。よって、本件発明では、当該炭素鋼の加工対象となる部分に急速軟質化焼鈍処理を施して、当該加工対象部分を機械加工が容易な金属組織とする。 The above-mentioned carbon steel, which is a processing target of the rapid softening annealing method of the present invention, has high hardness as it is, and has low machinability and plastic workability for processing teeth and the like. Therefore, in this invention, the rapid softening annealing process is performed to the part used as the process target of the said carbon steel, and the said process target part is made into the metal structure which is easy to machine.
本願発明では、軟質化焼鈍処理によって、処理前の炭素鋼の硬さを基準としてビッカース硬さを8%以上低下させるものであることが好ましい。処理前の炭素鋼の硬さを基準として、軟質化焼鈍処理により、硬さを8%以上低下させることにより、軟質化焼鈍処理前の炭素鋼と比較して、切削性・研削性・塑性加工性が良好となる。従って、加工精度に優れ、高い品質の製品を提供することが可能になる。また、本願発明では、当該軟質化焼鈍処理によって、処理前の炭素鋼の硬さを基準としてビッカース硬さを8%〜20%低下させるものであることがより好ましい。例えば、上述した化学組成である炭素鋼のビッカース硬さが155HV(1)〜190HV(1)である場合、軟質化焼鈍処理後のビッカース硬さは、124HV(1)〜174HV(1)であることが好ましい。当該軟質化焼鈍処理によって、処理前の炭素鋼の硬さを基準としてビッカース硬さを上述した範囲で低下させることにより、炭素鋼の硬さをある程度維持しつつ、加工性を良好とすることができる。 In this invention, it is preferable that Vickers hardness is reduced by 8% or more on the basis of the hardness of the carbon steel before a process by a softening annealing process. Based on the hardness of the carbon steel before the treatment, the hardness is reduced by 8% or more by the softening annealing treatment, so that the machinability, grindability and plastic working are compared with the carbon steel before the softening annealing treatment. Property is improved. Therefore, it is possible to provide a high quality product with excellent processing accuracy. Moreover, in this invention, it is more preferable that the Vickers hardness is reduced by 8% to 20% based on the hardness of the carbon steel before the treatment by the softening annealing treatment. For example, when the Vickers hardness of the carbon steel having the above-described chemical composition is 155 HV (1) to 190 HV (1), the Vickers hardness after the softening annealing treatment is 124 HV (1) to 174 HV (1). It is preferable. By reducing the Vickers hardness in the above-described range based on the hardness of the carbon steel before the treatment by the softening annealing treatment, it is possible to improve the workability while maintaining the hardness of the carbon steel to some extent. it can.
次に、図1の熱処理サイクルの模式図を参照して、上述の金属組織、及び硬さを実現するための具体的な急速軟質化焼鈍処理方法について、各工程毎に説明する。 Next, a specific rapid softening annealing method for realizing the above-described metal structure and hardness will be described for each step with reference to the schematic diagram of the heat treatment cycle of FIG.
2.第1熱処理工程
この第1熱処理工程では、炭素鋼を加熱し、当該炭素鋼の表面をAc1+20℃〜Ac1+50℃のオーステナイト化温度T1に10℃/s以上の速度で上昇させる。従って、Ac1が740℃程度の炭素鋼を用いた場合には、オーステナイト化温度T1は、760℃〜785℃であることが好ましいことになる。
2. First Heat Treatment Step In this first heat treatment step, carbon steel is heated, and the surface of the carbon steel is raised to an austenitizing temperature T1 of Ac 1 + 20 ° C. to Ac 1 + 50 ° C. at a rate of 10 ° C./s or more. Therefore, when the carbon steel with Ac 1 of about 740 ° C. is used, the austenitizing temperature T 1 is preferably 760 ° C. to 785 ° C.
当該第1熱処理工程において、炭素鋼をAc1+20℃以上の温度に急速加熱することにより、炭素鋼の金属組織のうち、炭化物(パーライト組織中のセメンタイト組織)の一部のみをオーステナイト化することができる。一方、当該第1熱処理工程において、炭素鋼をAc1+50℃を超える温度に急速加熱すると、金属組織中において炭化物がオーステナイト化する量が過剰となり、処理後の金属組織中にパーライト析出量が多くなるため好ましくない。 In the first heat treatment step, by rapidly heating the carbon steel to a temperature of Ac 1 + 20 ° C. or higher, only a part of the carbide (cementite structure in the pearlite structure) of the carbon steel is austenitized. Can do. On the other hand, when the carbon steel is rapidly heated to a temperature exceeding Ac 1 + 50 ° C. in the first heat treatment step, the amount of carbide austenitizing in the metal structure becomes excessive, and the amount of pearlite deposited in the metal structure after the treatment is large. Therefore, it is not preferable.
また、この第1熱処理工程におけるオーステナイト化温度T1までの昇温速度は、90℃/s〜150℃/sとすることが好ましい。当該昇温速度で加熱することで、炭化物の一部のみを効率的にオーステナイト化することが可能となり、軟質化焼鈍処理に要する時間を短縮することが可能となるからである。 Moreover, it is preferable that the temperature increase rate to the austenitizing temperature T1 in this 1st heat treatment process shall be 90 degreeC / s-150 degreeC / s. This is because by heating at the temperature increase rate, only a part of the carbide can be efficiently austenitized, and the time required for the softening annealing process can be shortened.
上述した昇温速度での加熱を行うため、炭素鋼の加熱方法としては、高周波誘導加熱法を用いることが好ましい。高周波誘導加熱法を用いることにより、容易に高い昇温速度で炭素鋼をオーステナイト化温度T1まで加熱することが可能となるからである。 In order to perform heating at the above-described temperature increase rate, it is preferable to use a high-frequency induction heating method as a heating method for carbon steel. This is because by using the high frequency induction heating method, the carbon steel can be easily heated to the austenitizing temperature T1 at a high temperature rising rate.
3.第2熱処理工程
この第2熱処理工程では、上述の第1熱処理工程を終了した直後に、前記炭素鋼をMs点〜600℃の低温保持温度T2まで1℃/s以上の速度で降下させる。この際、当該低温保持温度T2で30秒以下の時間、保持することが好ましい。
3. Second Heat Treatment Step In the second heat treatment step, immediately after the above-described first heat treatment step is completed, the carbon steel is lowered at a rate of 1 ° C./s or more to the low temperature holding temperature T2 of Ms point to 600 ° C. At this time, it is preferable to hold for 30 seconds or less at the low temperature holding temperature T2.
当該第2熱処理工程において、上述の第1熱処理工程でオーステナイト化温度T1まで加熱された直後の炭素鋼の温度をMs点以上の低温保持温度T2に急速に下げることにより、炭素鋼の金属組織のうち、オーステナイト組織をマルテンサイト変態させることなく、当該オーステナイト化した組織からフェライトと炭化物(セメンタイト組織)へ拡散変態させて、その際に、残存した炭化物に炭素が分配されることで炭化物の成長を促進させることができる。一方、当該第2熱処理工程における低温保持温度T2を600℃を超える温度とすると、第1熱処理工程においてオーステナイト化した組織からフェライトと炭化物へ拡散変態するための駆動力が低くなってしまい、拡散変態に時間がかかるため、好ましくない。したがって、Ms点が400℃程度の炭素鋼を用いた場合には、低温保持温度T2は450℃〜600℃であることが好ましいことになる。 In the second heat treatment step, the temperature of the carbon steel immediately after being heated to the austenitizing temperature T1 in the first heat treatment step is rapidly lowered to a low temperature holding temperature T2 that is equal to or higher than the Ms point. Of these, the austenite structure undergoes diffusion transformation from the austenitized structure to ferrite and carbide (cementite structure) without martensitic transformation, and at that time, the carbon is distributed to the remaining carbides, so that the growth of the carbides is achieved. Can be promoted. On the other hand, if the low temperature holding temperature T2 in the second heat treatment step is higher than 600 ° C., the driving force for diffusion transformation from the structure austenitized in the first heat treatment step to ferrite and carbide becomes low, and the diffusion transformation Is not preferable because it takes time. Therefore, when carbon steel having an Ms point of about 400 ° C. is used, the low temperature holding temperature T2 is preferably 450 ° C. to 600 ° C.
本件発明は、当該第2熱処理工程における低温保持温度T2の保持時間を、30秒以下とすることが好ましい。当該低温保持温度T2の保持時間を30秒以下とすることにより、従来の球状化焼鈍処理と比べて大幅に処理時間の短縮化を図ることが可能となる。 In the present invention, the holding time of the low temperature holding temperature T2 in the second heat treatment step is preferably 30 seconds or less. By setting the holding time of the low temperature holding temperature T2 to 30 seconds or less, it is possible to significantly shorten the processing time as compared with the conventional spheroidizing annealing treatment.
また、この第2熱処理工程における低温保持温度T2までの冷却速度は、3℃/s〜170℃/sとすることがより好ましい。オーステナイト化温度T1から低温保持温度T2までの冷却速度を3℃/s〜170℃/sとすることにより、炭素鋼の金属組織中のオーステナイト組織中の炭素を効率的にセメンタイト組織に分配させて炭化物の成長を行うことが可能となり、軟質化焼鈍処理に要する時間を大幅に短縮することが可能となるからである。 Further, the cooling rate to the low temperature holding temperature T2 in the second heat treatment step is more preferably 3 ° C./s to 170 ° C./s. By setting the cooling rate from the austenitizing temperature T1 to the low temperature holding temperature T2 to 3 ° C./s to 170 ° C./s, the carbon in the austenitic structure in the metal structure of the carbon steel is efficiently distributed to the cementite structure. This is because the carbide can be grown, and the time required for the softening annealing process can be greatly shortened.
なお、第2熱処理工程における炭素鋼の加熱方法としては、第1熱処理工程と同様に、高周波誘導加熱法を用いることが好ましい。高周波誘導加熱法を用いることにより、容易に温度制御が可能となるからである。 In addition, as a heating method of the carbon steel in the second heat treatment step, it is preferable to use a high frequency induction heating method as in the first heat treatment step. This is because the temperature can be easily controlled by using the high frequency induction heating method.
4.第3熱処理工程
この第3熱処理工程では、上述の第2熱処理工程を終了した前記炭素鋼を、Ae1−130℃〜Ae1−20℃の高温保持温度T3まで10℃/s以上の速度で上昇させる。例えば、高温保持温度T3は、600℃〜700℃であることが好ましい。
4). Third Heat Treatment Step In the third heat treatment step, the carbon steel that has finished the second heat treatment step is fed at a rate of 10 ° C./s or higher up to a high temperature holding temperature T3 of Ae 1 −130 ° C. to Ae 1 −20 ° C. Raise. For example, the high temperature holding temperature T3 is preferably 600 ° C to 700 ° C.
当該第3熱処理工程において、上述の第2熱処理工程で低温保持温度T2に保持された炭素鋼の温度をAe1−130℃以上の温度に急速加熱することにより、炭素鋼の金属組織のうち、第2熱処理工程において、オーステナイト組織中から炭素が分配された炭化物(セメンタイト組織)を効率的に成長させ、合体、凝集させて、球状化することができる。当該第3熱処理工程における高温保持温度T3がAe1−130℃を下回る場合には、炭化物の成長速度を遅延させ、効率的な炭化物の球状化処理が困難となるため、好ましくない。一方、当該第3熱処理工程における高温保持温度T3をAe1−20℃を超える温度とすると、炭素鋼の金属組織のうち、一部が再度オーステナイト化してしまい、急冷時にマルテンサイト変態して、炭素鋼の軟質化を行うことができなくなるため、好ましくない。 In the third heat treatment step, by rapidly heating the temperature of the carbon steel held at the low temperature holding temperature T2 in the second heat treatment step to a temperature of Ae 1 -130 ° C. or higher, In the second heat treatment step, a carbide (cementite structure) in which carbon is distributed from the austenite structure can be efficiently grown, coalesced, aggregated, and spheroidized. When the high temperature holding temperature T3 in the third heat treatment step is lower than Ae 1 -130 ° C, it is not preferable because the carbide growth rate is delayed and efficient spheroidizing treatment of the carbide becomes difficult. On the other hand, when the high temperature holding temperature T3 in the third heat treatment step is set to a temperature exceeding Ae 1 -20 ° C, a part of the metal structure of the carbon steel is austenitized again, and martensite is transformed during rapid cooling. This is not preferable because the steel cannot be softened.
また、この第3熱処理工程における低温保持温度T2から高温保持温度T3までの昇温速度は、20℃/s〜350℃/sであることが好ましい。当該昇温速度で加熱することで、効率的に炭化物を球状化させることが可能となり、軟質化焼鈍処理に要する時間を短縮することが可能となるからである。 Moreover, it is preferable that the rate of temperature increase from the low temperature holding temperature T2 to the high temperature holding temperature T3 in the third heat treatment step is 20 ° C./s to 350 ° C./s. This is because by heating at the temperature increase rate, the carbide can be efficiently spheroidized and the time required for the softening annealing process can be shortened.
本件発明では、当該第3熱処理工程における高温保持温度T3の保持時間を、60秒以下とすることが好ましい。当該高温保持温度T3の保持時間を60秒以下とすることにより、従来の球状化焼鈍処理と比べて大幅に処理時間の短縮化を図ることが可能となる。 In the present invention, the holding time of the high temperature holding temperature T3 in the third heat treatment step is preferably 60 seconds or less. By setting the holding time of the high temperature holding temperature T3 to 60 seconds or less, it is possible to significantly shorten the processing time as compared with the conventional spheroidizing annealing process.
なお、第3熱処理工程における炭素鋼の加熱方法としては、第1熱処理工程及び第2熱処理工程と同様に、高周波誘導加熱法を用いることが好ましい。高周波誘導加熱法を用いることにより、容易に高い昇温速度で炭素鋼を高温保持温度T3まで加熱することが可能となるからである。 In addition, as a heating method of the carbon steel in the third heat treatment step, it is preferable to use a high frequency induction heating method as in the first heat treatment step and the second heat treatment step. This is because by using the high frequency induction heating method, the carbon steel can be easily heated to the high temperature holding temperature T3 at a high temperature rising rate.
5.冷却工程
この冷却工程では、第3熱処理工程を終了した前記炭素鋼を冷却して軟質化処理した炭素鋼を得る。
5. Cooling Step In this cooling step, the carbon steel that has been subjected to the third heat treatment step is cooled to obtain a softened carbon steel.
当該冷却工程において、第3熱処理工程を終了した炭素鋼を冷却することにより、炭素鋼の金属組織のうちフェライト組織中の固溶している炭素を分配させる。当該冷却工程における冷却速度は、特に限定されない。すなわち、当該冷却工程における冷却速度によって、得られる軟質化炭素鋼の硬さへの影響はほとんどないからである。よって、急冷方法を採用することにより、軟質化処理に要する時間を短縮することが可能となる。急冷方法としては、強制空冷や水冷、その他の冷却剤を用いた冷却方法を採用することができる。 In the cooling step, by cooling the carbon steel that has finished the third heat treatment step, the solid solution carbon in the ferrite structure is distributed among the metal structure of the carbon steel. The cooling rate in the cooling step is not particularly limited. That is, the cooling rate in the cooling step has almost no influence on the hardness of the obtained softened carbon steel. Therefore, the time required for the softening process can be shortened by adopting the rapid cooling method. As the rapid cooling method, forced air cooling, water cooling, or a cooling method using other coolants can be employed.
これら一連の第1熱処理工程〜冷却工程を行うことにより、所定の強度を備える炭素鋼は、球状化焼鈍処理されることによって軟質化され、加工性を著しく向上させることができる。 By performing the series of the first heat treatment step to the cooling step, the carbon steel having a predetermined strength is softened by the spheroidizing annealing treatment, and the workability can be remarkably improved.
特に、本件発明によれば、従来、30分から1時間以上の処理時間が必要であった炭素鋼の球状化焼鈍処理を、第1熱処理工程から冷却工程まで極めて短時間で実現することが可能となる。よって、本件出願に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法は、極めて短時間で炭素鋼の球状化焼鈍処理を行うことができるため、製造ラインの中で、炭素鋼の部分的な軟質化焼鈍処理を実現することができる。ゆえに、本件出願に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法は、炭素鋼のうち機械加工や塑性加工が必要となる部分のみを、局所的に軟質化焼鈍処理できるため、硬さが必要な部分において硬さ低下を回避し、且つ、加工が必要な部分の加工性を著しく向上させることが可能となる。従って、本件出願に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法を採用することで、加工精度に優れ、高い品質の製品を提供できるようになる。 In particular, according to the present invention, it is possible to realize the spheroidizing annealing of carbon steel, which has conventionally required a treatment time of 30 minutes to 1 hour or more, in a very short time from the first heat treatment step to the cooling step. Become. Therefore, since the rapid softening annealing method of carbon steel according to the present application can perform spheroidizing annealing of carbon steel in an extremely short time, the partial softening annealing of carbon steel in the production line Processing can be realized. Therefore, the rapid softening annealing method of carbon steel according to the present application can locally soften and anneal only the part of the carbon steel that requires machining or plastic working, so the part that requires hardness. In this case, it is possible to avoid a decrease in hardness and remarkably improve the workability of the part that needs to be processed. Therefore, by adopting the rapid softening annealing method for carbon steel according to the present application, it becomes possible to provide a high quality product with excellent processing accuracy.
なお、本件発明における急速軟質化焼鈍処理方法では、上述した第1熱処理工程と、第2熱処理工程と、第3熱処理工程とを順次行った後、冷却工程を行うものとしているが、これに限定されるものではない。例えば、第1熱処理工程と第2熱処理工程とを複数サイクル実施した後、第3熱処理工程を行い、その後、冷却工程を行う場合や、第1熱処理工程から第3熱処理工程までを複数サイクル実施した後、冷却工程を行うことも好ましい。さらに、第1熱処理工程から冷却工程までを複数サイクル行うことも好ましい。このように第1熱処理工程と第2熱処理工程、又は、第1熱処理工程から第3熱処理工程まで、もしくは、第1熱処理工程から冷却工程までを複数サイクル実施することにより、炭素鋼をより一層軟質化焼鈍処理することができる。特に、サイクルの繰り返し回数を調整することにより、炭素鋼の軟質化の程度を高い精度で調整することが可能となる。よって、加工の程度や、種類に応じて、炭素鋼の硬さを調整することが可能となり、所望の硬さの炭素鋼を得ることが可能となる。いずれの場合であっても、各熱処理工程は、サイクルが極めて短い時間で実行可能であるため、第1熱処理工程から冷却工程までの一連の熱処理サイクルを数サイクル繰り返し行った場合であっても、従来と比較して極めて短い時間で軟質化焼鈍処理を実行することが可能となる。 In the rapid softening annealing method according to the present invention, the cooling process is performed after sequentially performing the first heat treatment process, the second heat treatment process, and the third heat treatment process, but the present invention is not limited thereto. Is not to be done. For example, after performing the first heat treatment step and the second heat treatment step for a plurality of cycles, the third heat treatment step is performed, and then the cooling step is performed, or the first heat treatment step to the third heat treatment step is performed for a plurality of cycles. It is also preferable to perform a cooling process later. Furthermore, it is also preferable to perform a plurality of cycles from the first heat treatment step to the cooling step. In this way, by performing a plurality of cycles from the first heat treatment step and the second heat treatment step, or from the first heat treatment step to the third heat treatment step, or from the first heat treatment step to the cooling step, the carbon steel becomes even softer. A chemical annealing treatment can be performed. In particular, the degree of softening of the carbon steel can be adjusted with high accuracy by adjusting the number of repetitions of the cycle. Therefore, it becomes possible to adjust the hardness of carbon steel according to the grade and kind of processing, and it becomes possible to obtain carbon steel of desired hardness. In any case, since each heat treatment step can be executed in a very short time, even if a series of heat treatment cycles from the first heat treatment step to the cooling step are repeated several times, It is possible to execute the softening annealing process in an extremely short time compared to the conventional case.
次に、上述の炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法を用いることで、得られる軟質化炭素鋼について説明する。当該軟質化炭素鋼は、処理前の炭素鋼の硬さを基準として、ビッカース硬さを8%以上低下させたものである。本件発明の急速軟質化焼鈍処理方法により得られる軟質化炭素鋼は、炭素鋼全体を均一に軟質化させて得られるものに限られず、加工が必要となる部分のみを軟質化焼鈍処理したものも含まれる。よって、中空ラックバー等の機械構造部品の場合には、加工が必要となる成形箇所のみを、高周波加熱法を用いることにより、部分的に軟質化焼鈍処理してもよい。従って、軟質化焼鈍処理をしない部分については素材自体の硬さを維持しつつ、加工が必要となる部分のみ軟質化焼鈍処理することができるため、加工性が非常に良好となる。ゆえに、加工精度を向上でき、高い品質を実現することができる。 Next, the softened carbon steel obtained by using the above-described rapid softening annealing method for carbon steel will be described. The softened carbon steel is obtained by reducing the Vickers hardness by 8% or more on the basis of the hardness of the carbon steel before treatment. The softened carbon steel obtained by the rapid softening annealing method of the present invention is not limited to one obtained by uniformly softening the entire carbon steel, but also those obtained by softening annealing only the parts that require processing. included. Therefore, in the case of mechanical structural parts such as a hollow rack bar, only the molded portion that needs to be processed may be partially softened and annealed by using a high-frequency heating method. Therefore, the softening annealing treatment can be performed only on the portion that does not require the softening annealing treatment while maintaining the hardness of the material itself, and only the portion that needs to be processed, so that the workability is very good. Therefore, processing accuracy can be improved and high quality can be realized.
次に、本件発明に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法を用いた実施例及び比較例について述べる。 Next, examples and comparative examples using the rapid softening annealing method for carbon steel according to the present invention will be described.
以下に示す実施例1〜実施例19は、本件発明に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法により焼鈍処理を行った。各実施例では、供試材として中空ラックバーの素管(SMn433:JIS G 4053)を採用した。当該素管の表1に示す成分組成を有する鋼材からなる中空管である。表1において、数値の単位は質量%であり、残部は鉄及び不可避不純物である。当該素管は、直径32mm、肉厚5mmであり、各実施例1〜実施例16は、当該素管から、直径3mm、長さ10mmの円柱状の試験片を、当該試験片の長さ方向が素管の長さ方向と一致するようにワイヤーカッター放電加工機により切り出して用いた。実施例16〜実施例18は、当該素管に断面減少率2%程度の絞り加工を行った後、平つぶし加工を行った試験鋼管を用いた。当該試験片として用いたSMn433のAc1は740℃程度であり、Ae1は713℃、Ms点は386℃である。 Examples 1 to 19 shown below were annealed by the rapid softening annealing method for carbon steel according to the present invention. In each example, a hollow rack bar blank (SMn433: JIS G 4053) was employed as a test material. It is a hollow tube made of a steel material having the component composition shown in Table 1 of the raw tube. In Table 1, the unit of numerical values is mass%, and the balance is iron and inevitable impurities. The raw tube has a diameter of 32 mm and a wall thickness of 5 mm. In each of Examples 1 to 16, a cylindrical test piece having a diameter of 3 mm and a length of 10 mm is taken from the raw tube in the length direction of the test piece. Was cut out by a wire cutter electric discharge machine so as to coincide with the length direction of the raw tube. Examples 16 to 18 used test steel pipes that were subjected to flattening after drawing with a cross-section reduction rate of about 2%. The Ac 1 of SMn433 used as the test piece is about 740 ° C., the Ae 1 is 713 ° C., and the Ms point is 386 ° C.
また、当該素管の金属組織、すなわち、各実施例において用いる軟質化焼鈍処理前の試験片の金属組織の顕微鏡写真を図2に示す。当該顕微鏡写真の倍率は、400倍、1000倍、2000倍であり、400倍と1000倍の顕微鏡写真は光学顕微鏡で撮影し、2000倍の顕微鏡写真は走査型電子顕微鏡により撮影した。軟質化焼鈍処理前の試験片の金属組織は、パーライト組織中にセメンタイト組織の球状化が一部進行しており、固まり状のパーライト組織も残存している状態となっている。なお、図2からは当該素管の金属組織が縞状であるように見えるが、これは当該素管の前処理の一部として引抜加工が実施されたものだからである。 Moreover, the microscope picture of the metal structure of the said raw tube, ie, the metal structure of the test piece before the softening annealing process used in each Example is shown in FIG. The magnifications of the micrographs were 400 times, 1000 times, and 2000 times. The microphotographs of 400 times and 1000 times were taken with an optical microscope, and the 2000 times micrograph was taken with a scanning electron microscope. The metal structure of the test piece before the softening annealing is in a state in which part of the cementite structure has been spheroidized in the pearlite structure, and the lumped pearlite structure remains. In FIG. 2, the metal structure of the element tube appears to be striped because the drawing process was performed as part of the pretreatment of the element tube.
そして、各実施例1〜実施例19では、各試験片について、フォーマスター試験機(富士電波工業株式会社製、変態点測定装置 Formaster−EDP)を用いて、本願発明に係る急速軟質化焼鈍処理を行った。以下に、各実施例1〜実施例19の急速軟質化焼鈍処理条件をまとめた表2を示す。表2中の米印は、第1熱処理工程〜第3熱処理工程又は第1熱処理工程〜第2熱処理工程を3サイクル行ったものを示す。 And in each Example 1- Example 19, about each test piece, the rapid softening annealing process which concerns on this invention using a Formaster test machine (The Fuji Radio Industry Co., Ltd. make, transformation point measuring device Formaster-EDP). Went. Below, Table 2 which put together the rapid softening annealing process conditions of each Example 1- Example 19 is shown. The rice marks in Table 2 indicate those obtained by performing the first heat treatment step to the third heat treatment step or the first heat treatment step to the second heat treatment step for 3 cycles.
まずはじめに、図3の熱処理サイクルの模式図を参照して、実施例1の急速軟質化焼鈍処理について説明する。この図3には、実施例1以外にも、実施例2及び実施例3の熱処理サイクルを合わせて示す。実施例1は、第1熱処理工程において試験片を760℃のオーステナイト化温度T1に加熱した。当該実施例1では、8秒で室温から760℃まで加熱したので、当該第1熱処理工程の昇温速度は、約91.3℃/sであった。第1熱処理工程において、試験片を760℃に加熱した直後、第2熱処理工程において試験片を550℃の低温保持温度T2まで温度を降下させた後、当該低温保持温度T2を10秒間保持した。当該実施例1では、2秒で760℃から550℃まで降下させたので、当該第2熱処理工程の冷却速度は、105℃/sであった。第2熱処理工程を終了した後、第3熱処理工程において、試験片を670℃の高温保持温度T3まで加熱し、当該高温保持温度T3を10秒間保持した。当該実施例1では、1秒で550℃から670℃まで昇温させたので、当該第3熱処理工程の昇温速度は、120℃/sであった。当該第3熱処理工程を終了した後、冷却工程において、試験片を室温まで急冷し、実施例1の軟質化炭素鋼を得た。当該実施例1における冷却工程で室温までの冷却に要した時間は10秒であった。以上より、当該実施例1において、当該一連の熱処理サイクルの実行に要した時間は、41秒(0.68分)であった。 First, the rapid softening annealing process of Example 1 is demonstrated with reference to the schematic diagram of the heat processing cycle of FIG. FIG. 3 shows the heat treatment cycles of Example 2 and Example 3 in addition to Example 1. In Example 1, the test piece was heated to the austenitizing temperature T1 of 760 ° C. in the first heat treatment step. In Example 1, since heating was performed from room temperature to 760 ° C. in 8 seconds, the rate of temperature increase in the first heat treatment step was about 91.3 ° C./s. In the first heat treatment step, immediately after the test piece was heated to 760 ° C., the temperature of the test piece was lowered to the low temperature holding temperature T2 of 550 ° C. in the second heat treatment step, and then the low temperature holding temperature T2 was held for 10 seconds. In Example 1, since the temperature was decreased from 760 ° C. to 550 ° C. in 2 seconds, the cooling rate of the second heat treatment step was 105 ° C./s. After finishing the second heat treatment step, in the third heat treatment step, the test piece was heated to a high temperature holding temperature T3 of 670 ° C., and the high temperature holding temperature T3 was held for 10 seconds. In Example 1, since the temperature was increased from 550 ° C. to 670 ° C. in 1 second, the rate of temperature increase in the third heat treatment step was 120 ° C./s. After finishing the third heat treatment step, the test piece was rapidly cooled to room temperature in the cooling step to obtain the softened carbon steel of Example 1. The time required for cooling to room temperature in the cooling step in Example 1 was 10 seconds. From the above, in Example 1, the time required to execute the series of heat treatment cycles was 41 seconds (0.68 minutes).
実施例2は、実施例1と第1熱処理工程におけるオーステナイト化温度T1のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、実施例2は、第1熱処理工程において試験片を770℃のオーステナイト化温度T1に加熱した。当該実施例2では、実施例1と同様に8秒で室温からオーステナイト化温度T1まで加熱したので、当該第1熱処理工程の昇温速度は、約92.5℃/sであった。その後、実施例2についても、実施例1と同様に、第2熱処理工程、第3熱処理工程、冷却工程を経て、実施例2の軟質化炭素鋼を得た。当該実施例2では、2秒で770℃から550℃まで降下させたので、当該第2熱処理工程の冷却速度は、110℃/sであった。 Example 2 was different from Example 1 only in the austenitizing temperature T1 in the first heat treatment step, and the other process conditions were the same. That is, in Example 2, the test piece was heated to the austenitizing temperature T1 of 770 ° C. in the first heat treatment step. In Example 2, since heating was performed from room temperature to the austenitizing temperature T1 in 8 seconds as in Example 1, the rate of temperature increase in the first heat treatment step was about 92.5 ° C./s. Then, also about Example 2, the softened carbon steel of Example 2 was obtained through the 2nd heat treatment process, the 3rd heat treatment process, and the cooling process like Example 1. In Example 2, since the temperature was lowered from 770 ° C. to 550 ° C. in 2 seconds, the cooling rate of the second heat treatment step was 110 ° C./s.
実施例3は、実施例1と第1熱処理工程におけるオーステナイト化温度T1のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、実施例3は、第1熱処理工程において試験片を785℃のオーステナイト化温度T1に加熱した。当該実施例3では、実施例1と同様に8秒で室温からオーステナイト化温度T1まで加熱したので、当該第1熱処理工程の昇温速度は、約94.4℃/sであった。その後、実施例3についても、実施例1と同様に、第2熱処理工程、第3熱処理工程、冷却工程を経て、実施例3の軟質化炭素鋼を得た。当該実施例3では、2秒で785℃から550℃まで降下させたので、当該第2熱処理工程の冷却速度は、118℃/sであった。 Example 3 was different from Example 1 only in the austenitizing temperature T1 in the first heat treatment step, and the other process conditions were the same. That is, in Example 3, the test piece was heated to the austenitizing temperature T1 of 785 ° C. in the first heat treatment step. In Example 3, since heating was performed from room temperature to the austenitizing temperature T1 in 8 seconds as in Example 1, the temperature increase rate in the first heat treatment step was about 94.4 ° C./s. Then, also about Example 3, similarly to Example 1, the softened carbon steel of Example 3 was obtained through the second heat treatment step, the third heat treatment step, and the cooling step. In Example 3, since the temperature was lowered from 785 ° C. to 550 ° C. in 2 seconds, the cooling rate of the second heat treatment step was 118 ° C./s.
次に、図4の熱処理サイクルの模式図を参照して、実施例4の急速軟質化焼鈍処理について説明する。この図4には、実施例4以外にも、上述した実施例1及び実施例5の熱処理サイクルを合わせて示す。実施例4は、上述した実施例2と第2熱処理工程における低温保持温度T2のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、実施例4は、実施例2と同様に第1熱処理工程で試験片を770℃のオーステナイト化温度T1に加熱した直後に、第2熱処理工程において試験片を450℃の低温保持温度T2まで温度を降下させた後、当該低温保持温度T2を10秒間保持した。当該実施例4では、2秒で770℃から450℃まで降下させたので、当該第2熱処理工程の冷却速度は、160℃/sであった。第2熱処理工程を終了した後、実施例4についても、実施例2と同様に、第3熱処理工程及び冷却工程を経て、実施例4の軟質化炭素鋼を得た。 Next, the rapid softening annealing process of Example 4 will be described with reference to the schematic diagram of the heat treatment cycle of FIG. In FIG. 4, in addition to the fourth embodiment, the heat treatment cycles of the above-described first and fifth embodiments are also shown. Example 4 differs from Example 2 described above only in the low-temperature holding temperature T2 in the second heat treatment step, and the other process conditions are the same. That is, in Example 4, as in Example 2, immediately after heating the test piece to the austenitizing temperature T1 of 770 ° C. in the first heat treatment step, the test piece was brought to the low temperature holding temperature T2 of 450 ° C. in the second heat treatment step. After the temperature was lowered, the low temperature holding temperature T2 was held for 10 seconds. In Example 4, since the temperature was lowered from 770 ° C. to 450 ° C. in 2 seconds, the cooling rate of the second heat treatment step was 160 ° C./s. After finishing the second heat treatment step, the softened carbon steel of Example 4 was obtained in Example 4 through the third heat treatment step and the cooling step as in Example 2.
実施例5は、上述した実施例2と第2熱処理工程における低温保持温度T2のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、実施例5は、実施例2と同様に第1熱処理工程で試験片を770℃のオーステナイト化温度T1に加熱した直後に、第2熱処理工程において試験片を500℃の低温保持温度T2まで温度を降下させた後、当該低温保持温度T2を10秒間保持した。当該実施例5では、2秒で770℃から500℃まで降下させたので、当該第2熱処理工程の冷却速度は、135℃/sであった。第2熱処理工程を終了した後、実施例5についても、実施例2と同様に、第3熱処理工程及び冷却工程を経て、実施例5の軟質化炭素鋼を得た。 Example 5 differs from Example 2 described above only in the low-temperature holding temperature T2 in the second heat treatment step, and the other process conditions are the same. That is, in Example 5, as in Example 2, immediately after the test piece was heated to the austenitizing temperature T1 of 770 ° C. in the first heat treatment step, the test piece was heated to the low temperature holding temperature T2 of 500 ° C. in the second heat treatment step. After the temperature was lowered, the low temperature holding temperature T2 was held for 10 seconds. In Example 5, since the temperature was lowered from 770 ° C. to 500 ° C. in 2 seconds, the cooling rate of the second heat treatment step was 135 ° C./s. After finishing the second heat treatment step, the softened carbon steel of Example 5 was obtained in Example 5 through the third heat treatment step and the cooling step as in Example 2.
実施例6は、上述した実施例2と第2熱処理工程における低温保持温度T2のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、実施例6は、実施例2と同様に第1熱処理工程で試験片を770℃のオーステナイト化温度T1に加熱した直後に、第2熱処理工程において試験片を600℃の低温保持温度T2まで温度を降下させた後、当該低温保持温度T2を10秒間保持した。当該実施例6では、2秒で770℃から600℃まで降下させたので、当該第2熱処理工程の冷却速度は、85℃/sであった。第2熱処理工程を終了した後、実施例6についても、実施例2と同様に、第3熱処理工程及び冷却工程を経て、実施例6の軟質化炭素鋼を得た。 Example 6 differs from Example 2 described above only in the low-temperature holding temperature T2 in the second heat treatment step, and the other process conditions are the same. That is, in Example 6, as in Example 2, immediately after heating the test piece to the austenitizing temperature T1 of 770 ° C. in the first heat treatment step, the test piece was brought to the low temperature holding temperature T2 of 600 ° C. in the second heat treatment step. After the temperature was lowered, the low temperature holding temperature T2 was held for 10 seconds. In Example 6, since the temperature was decreased from 770 ° C. to 600 ° C. in 2 seconds, the cooling rate of the second heat treatment step was 85 ° C./s. After finishing the second heat treatment step, the softened carbon steel of Example 6 was obtained in Example 6 through the third heat treatment step and the cooling step as in Example 2.
次に、図5の熱処理サイクルの模式図を参照して、実施例7の急速軟質化焼鈍処理について説明する。この図5には、実施例7以外にも、実施例8及び実施例9の熱処理サイクルを合わせて示す。実施例7は、上述した実施例2と第3熱処理工程における高温保持温度T3のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、実施例7は、実施例2と同様の条件で第1熱処理工程及び第2熱処理工程を行った後、第3熱処理工程において、試験片を550℃の低温保持温度T2から600℃の高温保持温度T3まで加熱し、当該高温保持温度T3を10秒間保持した。当該実施例7では、1秒で550℃から600℃まで昇温させたので、当該第3熱処理工程の昇温速度は、50℃/sであった。当該第3熱処理工程を終了した後、冷却工程において、試験片を室温まで急冷し、実施例7の軟質化炭素鋼を得た。 Next, the rapid softening annealing process of Example 7 will be described with reference to the schematic diagram of the heat treatment cycle of FIG. FIG. 5 shows the heat treatment cycles of Example 8 and Example 9 in addition to Example 7. Example 7 was different from Example 2 described above only in the high temperature holding temperature T3 in the third heat treatment step, and the other process conditions were the same. That is, in Example 7, after performing the first heat treatment step and the second heat treatment step under the same conditions as in Example 2, in the third heat treatment step, the test piece was heated from a low temperature holding temperature T2 of 550 ° C. to a high temperature of 600 ° C. The temperature was heated to the holding temperature T3, and the high temperature holding temperature T3 was held for 10 seconds. In Example 7, since the temperature was raised from 550 ° C. to 600 ° C. in one second, the rate of temperature increase in the third heat treatment step was 50 ° C./s. After finishing the third heat treatment step, the test piece was rapidly cooled to room temperature in the cooling step to obtain a softened carbon steel of Example 7.
実施例8は、上述した実施例2と第3熱処理工程における高温保持温度T3のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、実施例8は、実施例2と同様の条件で第1熱処理工程及び第2熱処理工程を行った後、第3熱処理工程において、試験片を550℃の低温保持温度T2から650℃の高温保持温度T3まで加熱し、当該高温保持温度T3を10秒間保持した。当該実施例8では、1秒で550℃から650℃まで昇温させたので、当該第3熱処理工程の昇温速度は、100℃/sであった。当該第3熱処理工程を終了した後、冷却工程において、試験片を室温まで急冷し、実施例8の軟質化炭素鋼を得た。 Example 8 is different from Example 2 described above only in the high temperature holding temperature T3 in the third heat treatment step, and the other process conditions are the same. That is, in Example 8, after the first heat treatment step and the second heat treatment step were performed under the same conditions as in Example 2, in the third heat treatment step, the test piece was moved from a low temperature holding temperature T2 of 550 ° C. to a high temperature of 650 ° C. The temperature was heated to the holding temperature T3, and the high temperature holding temperature T3 was held for 10 seconds. In Example 8, since the temperature was raised from 550 ° C. to 650 ° C. in 1 second, the rate of temperature increase in the third heat treatment step was 100 ° C./s. After finishing the third heat treatment step, the test piece was rapidly cooled to room temperature in the cooling step to obtain a softened carbon steel of Example 8.
実施例9は、上述した実施例2と第3熱処理工程における高温保持温度T3のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、実施例9は、実施例2と同様の条件で第1熱処理工程及び第2熱処理工程を行った後、第3熱処理工程において、試験片を550℃の低温保持温度T2から700℃の高温保持温度T3まで加熱し、当該高温保持温度T3を10秒間保持した。当該実施例9では、1秒で550℃から700℃まで昇温させたので、当該第3熱処理工程の昇温速度は、150℃/sであった。当該第3熱処理工程を終了した後、冷却工程において、試験片を室温まで急冷し、実施例9の軟質化炭素鋼を得た。 Example 9 was different from Example 2 described above only in the high temperature holding temperature T3 in the third heat treatment step, and the other process conditions were the same. That is, in Example 9, after performing the first heat treatment step and the second heat treatment step under the same conditions as in Example 2, in the third heat treatment step, the test piece was heated from a low temperature holding temperature T2 of 550 ° C. to a high temperature of 700 ° C. The temperature was heated to the holding temperature T3, and the high temperature holding temperature T3 was held for 10 seconds. In Example 9, since the temperature was raised from 550 ° C. to 700 ° C. in 1 second, the rate of temperature increase in the third heat treatment step was 150 ° C./s. After finishing the third heat treatment step, in the cooling step, the test piece was rapidly cooled to room temperature to obtain a softened carbon steel of Example 9.
次に、図6の熱処理サイクルの模式図を参照して、実施例10の急速軟質化焼鈍処理について説明する。実施例10は、上述した実施例2と冷却工程における冷却速度のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、実施例10は、実施例2と同様の条件で第1熱処理工程〜第3熱処理工程を行った後、冷却工程において、試験片を670℃の高温保持温度T3から450℃まで5℃/sの速度で冷却した後、室温まで20℃/sで冷却し、実施例10の軟質化炭素鋼を得た。当該実施例10における冷却工程で室温までの冷却に要した時間は65秒であった。以上より、当該実施例10において、当該一連の熱処理サイクルの実行に要した時間は、96秒(1.60分)であった。 Next, the rapid softening annealing process of Example 10 will be described with reference to the schematic diagram of the heat treatment cycle of FIG. Example 10 was different from Example 2 described above only in the cooling rate in the cooling process, and the other process conditions were the same. That is, in Example 10, after performing the first heat treatment process to the third heat treatment process under the same conditions as in Example 2, in the cooling process, the test piece was moved from a high temperature holding temperature T3 of 670 ° C. to 450 ° C. at 5 ° C. / After cooling at the rate of s, it was cooled to room temperature at 20 ° C./s to obtain the softened carbon steel of Example 10. The time required for cooling to room temperature in the cooling step in Example 10 was 65 seconds. As described above, in Example 10, the time required for executing the series of heat treatment cycles was 96 seconds (1.60 minutes).
次に、図7の熱処理サイクルの模式図を参照して、実施例11の急速軟質化焼鈍処理について説明する。この図7には、実施例11以外にも、実施例12及び実施例13の熱処理サイクルを合わせて示す。実施例11は、上述した実施例2と第2熱処理工程における低温保持温度T2の保持時間と、冷却工程における冷却速度のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、実施例11は、第1熱処理工程において試験片を室温から92.5℃/sの昇温速度で770℃のオーステナイト化温度T1に加熱した。第1熱処理工程において、試験片を770℃に加熱した直後、第2熱処理工程において試験片を110℃/sの冷却速度で550℃の低温保持温度T2まで温度を降下させた後、当該低温保持温度T2を5秒間保持した。第2熱処理工程を終了した後、第3熱処理工程において、試験片を120℃/sの昇温速度で670℃の高温保持温度T3まで加熱し、当該高温保持温度T3を10秒間保持した。当該第3熱処理工程を終了した後、冷却工程において、試験片を室温まで1℃/sの冷却速度で冷却し、実施例11の軟質化炭素鋼を得た。当該実施例11における冷却工程で室温までの冷却に要した時間は640秒であった。以上より、当該実施例11において、当該一連の熱処理サイクルの実行に要した時間は、666秒(11.10分)であった。 Next, the rapid softening annealing process of Example 11 will be described with reference to the schematic diagram of the heat treatment cycle of FIG. FIG. 7 shows the heat treatment cycles of Example 12 and Example 13 in addition to Example 11. Example 11 was different from Example 2 described above only in the holding time of the low temperature holding temperature T2 in the second heat treatment step and the cooling rate in the cooling step, and the conditions of the other steps were the same. That is, in Example 11, in the first heat treatment step, the test piece was heated from room temperature to an austenitizing temperature T1 of 770 ° C. at a rate of 92.5 ° C./s. Immediately after heating the test piece to 770 ° C. in the first heat treatment step, the test piece is lowered to the low temperature holding temperature T2 of 550 ° C. at a cooling rate of 110 ° C./s in the second heat treatment step, and then kept at the low temperature. The temperature T2 was held for 5 seconds. After finishing the second heat treatment step, in the third heat treatment step, the test piece was heated to a high temperature holding temperature T3 of 670 ° C. at a temperature rising rate of 120 ° C./s, and the high temperature holding temperature T3 was held for 10 seconds. After finishing the third heat treatment step, in the cooling step, the test piece was cooled to room temperature at a cooling rate of 1 ° C./s to obtain a softened carbon steel of Example 11. The time required for cooling to room temperature in the cooling step in Example 11 was 640 seconds. As described above, in Example 11, the time required for executing the series of heat treatment cycles was 666 seconds (11.10 minutes).
実施例12は、上述した実施例11と第3熱処理工程における高温保持温度T3の保持時間のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、実施例12は、実施例11と同様の条件で第1熱処理工程及び第2熱処理工程を行った後、第3熱処理工程において、試験片を550℃の低温保持温度T2から670℃の高温保持温度T3まで加熱し、当該高温保持温度T3を60秒間保持した。当該第3熱処理工程を終了した後、冷却工程において、試験片を室温まで1℃/sの冷却速度で冷却し、実施例12の軟質化炭素鋼を得た。以上より、当該実施例12において、当該一連の熱処理サイクルの実行に要した時間は、716秒(11.93分)であった。 Example 12 differs from Example 11 described above only in the holding time of the high temperature holding temperature T3 in the third heat treatment step, and the conditions of the other steps are the same. That is, in Example 12, after performing the first heat treatment step and the second heat treatment step under the same conditions as in Example 11, in the third heat treatment step, the test piece was moved from a low temperature holding temperature T2 of 550 ° C. to a high temperature of 670 ° C. The temperature was heated to the holding temperature T3, and the high temperature holding temperature T3 was held for 60 seconds. After finishing the third heat treatment step, in the cooling step, the test piece was cooled to room temperature at a cooling rate of 1 ° C./s to obtain a softened carbon steel of Example 12. As described above, in Example 12, the time required for executing the series of heat treatment cycles was 716 seconds (11.93 minutes).
実施例13は、上述した実施例11と第3熱処理工程における高温保持温度T3の保持時間のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、実施例13は、実施例11と同様の条件で第1熱処理工程及び第2熱処理工程を行った後、第3熱処理工程において、試験片を550℃の低温保持温度T2から670℃の高温保持温度T3まで加熱し、当該高温保持温度T3を900秒間保持した。当該第3熱処理工程を終了した後、冷却工程において、試験片を室温まで1℃/sの冷却速度で冷却し、実施例13の軟質化炭素鋼を得た。以上より、当該実施例13において、当該一連の熱処理サイクルの実行に要した時間は、1556秒(25.90分)であった。 Example 13 differs from Example 11 described above only in the holding time of the high temperature holding temperature T3 in the third heat treatment step, and the conditions of the other steps are the same. That is, in Example 13, after performing the first heat treatment step and the second heat treatment step under the same conditions as in Example 11, in the third heat treatment step, the test piece was moved from a low temperature holding temperature T2 of 550 ° C. to a high temperature of 670 ° C. The temperature was heated to the holding temperature T3, and the high temperature holding temperature T3 was held for 900 seconds. After finishing the third heat treatment step, in the cooling step, the test piece was cooled to room temperature at a cooling rate of 1 ° C./s to obtain a softened carbon steel of Example 13. As described above, in Example 13, the time required for executing the series of heat treatment cycles was 1556 seconds (25.90 minutes).
次に、図8の熱処理サイクルの模式図を参照して、実施例14の急速軟質化焼鈍処理について説明する。実施例14は、実施例11と同様の条件で第1熱処理工程〜第3熱処理工程を行った後、冷却工程において、試験片を670℃の高温保持温度T3から450℃まで5℃/sの速度で冷却した後、室温まで20℃/sで冷却し、実施例14の軟質化炭素鋼を得た。当該実施例14における冷却工程で室温までの冷却に要した時間は65秒であった。以上より、当該実施例14において、当該一連の熱処理サイクルの実行に要した時間は、91秒(1.52分)であった。 Next, the rapid softening annealing process of Example 14 is demonstrated with reference to the schematic diagram of the heat processing cycle of FIG. In Example 14, after performing the first heat treatment step to the third heat treatment step under the same conditions as in Example 11, in the cooling step, the test piece was changed from a high temperature holding temperature T3 of 670 ° C. to 450 ° C. at 5 ° C./s. After cooling at a speed, it was cooled to room temperature at 20 ° C./s to obtain a softened carbon steel of Example 14. The time required for cooling to room temperature in the cooling step in Example 14 was 65 seconds. As described above, in Example 14, the time required for executing the series of heat treatment cycles was 91 seconds (1.52 minutes).
次に、図9を熱処理サイクルの模式図を参照して、実施例15の急速軟質化焼鈍処理方法について説明する。実施例15は、上述した実施例13における第1熱処理工程から第3熱処理工程までの熱処理条件と同様の条件で、第1熱処理工程から第3熱処理工程までを3サイクル行ったのち、実施例13と同様の条件で冷却工程を行って、実施例15の軟質化炭素鋼を得た。以上より、当該実施例15において、当該一連の熱処理サイクルの実行に要した時間は、1604秒(26.70分)であった。 Next, the rapid softening annealing method of Example 15 will be described with reference to FIG. In Example 15, after performing three cycles from the first heat treatment step to the third heat treatment step under the same heat treatment conditions from the first heat treatment step to the third heat treatment step in Example 13 described above, Example 13 The softening carbon steel of Example 15 was obtained by performing the cooling step under the same conditions as in Example 1. As described above, in Example 15, the time required for executing the series of heat treatment cycles was 1604 seconds (26.70 minutes).
次に、実施例16の急速軟質化焼鈍処理方法について説明する。実施例16は、上述した実施例11における第1熱処理工程から第3熱処理工程までの熱処理条件と同様の条件で、第1熱処理工程から第2熱処理工程までを3サイクル行ったのち、実施例11と同様の条件で第3熱処理工程及び冷却工程を行って、実施例16の軟質化炭素鋼を得た。以上より、当該実施例16において、当該一連の熱処理サイクルの実行に要した時間は、696秒(11.60分)であった。 Next, the rapid softening annealing method of Example 16 will be described. In Example 16, after performing three cycles from the first heat treatment step to the second heat treatment step under the same heat treatment conditions from the first heat treatment step to the third heat treatment step in Example 11 described above, Example 11 was performed. The softening carbon steel of Example 16 was obtained by performing the third heat treatment step and the cooling step under the same conditions. As described above, in Example 16, the time required for executing the series of heat treatment cycles was 696 seconds (11.60 minutes).
次に、図10の熱処理サイクルの模式図を参照して、実施例17の急速軟質化焼鈍処理について説明する。当該実施例17では、絞り加工及び平つぶし加工が施された試験鋼管を用いた。当該絞り加工及び平つぶし加工が施された試験鋼管は、中空ラックバーの製造に用いられるものである。当該絞り加工及び平つぶし加工が施された平つぶし面には、軟質化焼鈍処理後に塑性加工によって歯が形成される。 Next, the rapid softening annealing process of Example 17 will be described with reference to the schematic diagram of the heat treatment cycle of FIG. In Example 17, a test steel pipe subjected to drawing and flattening was used. The test steel pipe subjected to the drawing process and the flattening process is used for manufacturing a hollow rack bar. On the flattened surface subjected to the drawing and flattening, teeth are formed by plastic working after the softening annealing treatment.
実施例17は、第1熱処理工程において絞り加工及び平つぶし加工が施された試験鋼管を752℃のオーステナイト化温度T1に加熱した。当該実施例17では、5秒で室温から752℃まで加熱したので、当該第1熱処理工程の昇温速度は、144.4℃/sであった。第1熱処理工程において、試験鋼管を752℃に加熱した直後、第2熱処理工程において525℃の低温保持温度T2まで温度を降下させた。当該実施例17では、72秒で752℃から525℃まで降下させたので、当該第2熱処理工程の冷却速度は、約3℃/sであった。第2熱処理工程を終了した後、第3熱処理工程において、試験鋼管を625℃の高温保持温度T3まで加熱した。当該実施例17では、5秒で525℃から625℃まで昇温させたので、当該第3熱処理工程の昇温速度は、20℃/sであった。当該第3熱処理工程を終了した後、冷却工程において、試験鋼管を543℃まで約1.4℃/sの速度で冷却した後、室温まで20℃/sで冷却して、実施例17の軟質化炭素鋼を得た。当該実施例17における冷却工程で室温までの冷却に要した時間は80秒であった。以上より、当該実施例17において、当該一連の熱処理サイクルの実行に要した時間は、162秒(2.70分)であった。 In Example 17, the test steel pipe that had been subjected to drawing and flattening in the first heat treatment step was heated to an austenitizing temperature T1 of 752 ° C. In Example 17, since heating was performed from room temperature to 752 ° C. in 5 seconds, the rate of temperature increase in the first heat treatment step was 144.4 ° C./s. In the first heat treatment step, immediately after the test steel pipe was heated to 752 ° C., the temperature was lowered to the low temperature holding temperature T2 of 525 ° C. in the second heat treatment step. In Example 17, since the temperature was lowered from 752 ° C. to 525 ° C. in 72 seconds, the cooling rate of the second heat treatment step was about 3 ° C./s. After finishing the second heat treatment step, the test steel pipe was heated to a high temperature holding temperature T3 of 625 ° C. in the third heat treatment step. In Example 17, since the temperature was increased from 525 ° C. to 625 ° C. in 5 seconds, the rate of temperature increase in the third heat treatment step was 20 ° C./s. After finishing the third heat treatment step, in the cooling step, the test steel pipe was cooled to 543 ° C. at a rate of about 1.4 ° C./s and then cooled to room temperature at 20 ° C./s. Carbonized steel was obtained. The time required for cooling to room temperature in the cooling step in Example 17 was 80 seconds. As described above, in Example 17, the time required for executing the series of heat treatment cycles was 162 seconds (2.70 minutes).
次に、図11の熱処理サイクルの模式図を参照して、実施例18の急速軟質化焼鈍処理について説明する。実施例18は、第1熱処理工程において絞り加工及び平つぶし加工が施された試験鋼管を767℃のオーステナイト化温度T1に加熱した。当該実施例18では、5秒で室温から767℃まで加熱したので、当該第1熱処理工程の昇温速度は、147.4℃/sであった。第1熱処理工程において、試験鋼管を767℃に加熱した直後、第2熱処理工程において539℃の低温保持温度T2まで温度を降下させた。当該実施例18では、72秒で767℃から539℃まで降下させたので、当該第2熱処理工程の冷却速度は、約3℃/sであった。第2熱処理工程を終了した後、第3熱処理工程において、試験鋼管を665℃の高温保持温度T3まで加熱した。当該実施例18では、5秒で539℃から665℃まで昇温させたので、当該第3熱処理工程の昇温速度は、25.2℃/sであった。当該第3熱処理工程を終了した後、冷却工程において、試験鋼管を565℃まで約1.4℃/sの速度で冷却した後、室温まで20℃/sで冷却して、実施例18の軟質化炭素鋼を得た。当該実施例18における冷却工程で室温までの冷却に要した時間は80秒であった。以上より、当該実施例18において、当該一連の熱処理サイクルの実行に要した時間は、162秒(2.70分)であった。 Next, the rapid softening annealing process of Example 18 will be described with reference to the schematic diagram of the heat treatment cycle of FIG. In Example 18, the test steel pipe subjected to drawing and flattening in the first heat treatment step was heated to an austenitizing temperature T1 of 767 ° C. In Example 18, since heating was performed from room temperature to 767 ° C. in 5 seconds, the rate of temperature increase in the first heat treatment step was 147.4 ° C./s. Immediately after the test steel pipe was heated to 767 ° C. in the first heat treatment step, the temperature was lowered to the low temperature holding temperature T2 of 539 ° C. in the second heat treatment step. In Example 18, since the temperature was lowered from 767 ° C. to 539 ° C. in 72 seconds, the cooling rate of the second heat treatment step was about 3 ° C./s. After finishing the second heat treatment step, the test steel pipe was heated to a high temperature holding temperature T3 of 665 ° C. in the third heat treatment step. In Example 18, since the temperature was increased from 539 ° C. to 665 ° C. in 5 seconds, the rate of temperature increase in the third heat treatment step was 25.2 ° C./s. After finishing the third heat treatment step, in the cooling step, the test steel pipe was cooled to 565 ° C. at a rate of about 1.4 ° C./s, and then cooled to room temperature at 20 ° C./s. Carbonized steel was obtained. The time required for cooling to room temperature in the cooling step in Example 18 was 80 seconds. As described above, in Example 18, the time required for executing the series of heat treatment cycles was 162 seconds (2.70 minutes).
実施例19は、上述した実施例18における第1熱処理工程から第3熱処理工程までの熱処理条件と同様の条件で、第1熱処理工程から第3熱処理工程までを3サイクル行った後、実施例18と同様の条件で冷却工程を行って、実施例19の軟質化炭素鋼を得た。当該実施例19における冷却工程で室温までの冷却に要した時間は80秒であった。以上より、当該実施例19において、当該一連の熱処理サイクルの実行に要した時間は、486秒(8.10分)であった。 In Example 19, after performing three cycles from the first heat treatment step to the third heat treatment step under the same heat treatment conditions from the first heat treatment step to the third heat treatment step in Example 18 described above, Example 18 The softening carbon steel of Example 19 was obtained by performing the cooling step under the same conditions as in Example 1. The time required for cooling to room temperature in the cooling step in Example 19 was 80 seconds. As described above, in Example 19, the time required to execute the series of heat treatment cycles was 486 seconds (8.10 minutes).
以下に示す比較例1〜比較例8は、上述した各実施例1〜実施例16と同様の試験片を用いて軟質化炭素鋼を作製した。以下に、各比較例1〜比較例8の軟質化焼鈍処理条件をまとめた表3を示す。 In Comparative Examples 1 to 8 shown below, softened carbon steel was produced using the same test pieces as those of Examples 1 to 16 described above. Table 3 below summarizes the softening annealing conditions of Comparative Examples 1 to 8.
[比較例1]
比較例1は、実施例1と第1熱処理工程におけるオーステナイト化温度T1のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、比較例1は、第1熱処理工程において試験片を740℃のオーステナイト化温度T1に加熱した。当該比較例1では、実施例1と同様に8秒で室温からオーステナイト化温度T1まで加熱したので、当該第1熱処理工程の昇温速度は、89℃/sであった。その後、比較例1についても、実施例1と同様に、第2熱処理工程、第3熱処理工程、冷却工程を経て、比較例1の軟質化炭素鋼を得た。当該比較例1では、2秒で740℃から550℃まで降下させたので、第2熱処理工程の冷却速度は、95℃/sであった。
[Comparative Example 1]
Comparative Example 1 was different from Example 1 only in the austenitizing temperature T1 in the first heat treatment step, and the other process conditions were the same. That is, in Comparative Example 1, the test piece was heated to the austenitizing temperature T1 of 740 ° C. in the first heat treatment step. In Comparative Example 1, since heating was performed from room temperature to austenitizing temperature T1 in 8 seconds as in Example 1, the rate of temperature increase in the first heat treatment step was 89 ° C./s. Then, also about the comparative example 1, the softened carbon steel of the comparative example 1 was obtained through the 2nd heat processing process, the 3rd heat processing process, and the cooling process similarly to Example 1. FIG. In Comparative Example 1, since the temperature was lowered from 740 ° C. to 550 ° C. in 2 seconds, the cooling rate of the second heat treatment step was 95 ° C./s.
[比較例2]
比較例2は、実施例1と第1熱処理工程におけるオーステナイト化温度T1のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、比較例2は、第1熱処理工程において試験片を800℃のオーステナイト化温度T1に加熱した。当該比較例2では、実施例1と同様に8秒で室温からオーステナイト化温度T1まで加熱したので、当該第1熱処理工程の昇温速度は、96℃/sであった。その後、比較例2についても、実施例1と同様に、第2熱処理工程、第3熱処理工程、冷却工程を経て、比較例2の軟質化炭素鋼を得た。当該比較例2では、2秒で800℃から550℃まで降下させたので、第2熱処理工程の冷却速度は、125℃/sであった。
[Comparative Example 2]
Comparative Example 2 was different from Example 1 only in the austenitizing temperature T1 in the first heat treatment step, and the other process conditions were the same. That is, in Comparative Example 2, the test piece was heated to the austenitizing temperature T1 of 800 ° C. in the first heat treatment step. In Comparative Example 2, since heating was performed from room temperature to austenitizing temperature T1 in 8 seconds as in Example 1, the rate of temperature increase in the first heat treatment step was 96 ° C./s. Then, also about the comparative example 2, the softened carbon steel of the comparative example 2 was obtained through the 2nd heat processing process, the 3rd heat processing process, and the cooling process similarly to Example 1. FIG. In Comparative Example 2, since the temperature was lowered from 800 ° C. to 550 ° C. in 2 seconds, the cooling rate of the second heat treatment step was 125 ° C./s.
[比較例3]
比較例3は、上述した実施例2と第2熱処理工程における低温保持温度T2のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、比較例3は、実施例2と同様に第1熱処理工程で試験片を770℃のオーステナイト化温度T1に加熱した直後に、第2熱処理工程において試験片を100℃の低温保持温度T2まで温度を降下させた後、当該低温保持温度T2を10秒間保持した。当該比較例3では、2秒で770℃から100℃まで降下させたので、当該第2熱処理工程の冷却速度は、335℃/sであった。第2熱処理工程を終了した後、比較例3についても、実施例2と同様に、第3熱処理工程及び冷却工程を経て、比較例3の軟質化炭素鋼を得た。
[Comparative Example 3]
Comparative Example 3 was different from Example 2 described above only in the low temperature holding temperature T2 in the second heat treatment step, and the other process conditions were the same. That is, in Comparative Example 3, as in Example 2, immediately after the test piece was heated to the austenitizing temperature T1 of 770 ° C. in the first heat treatment step, the test piece was brought to the low temperature holding temperature T2 of 100 ° C. in the second heat treatment step. After the temperature was lowered, the low temperature holding temperature T2 was held for 10 seconds. In Comparative Example 3, since the temperature was lowered from 770 ° C. to 100 ° C. in 2 seconds, the cooling rate of the second heat treatment step was 335 ° C./s. After finishing the second heat treatment step, the softened carbon steel of Comparative Example 3 was obtained in Comparative Example 3 through the third heat treatment step and the cooling step as in Example 2.
[比較例4]
比較例4は、上述した実施例2と第2熱処理工程における低温保持温度T2のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、比較例4は、実施例2と同様に第1熱処理工程で試験片を770℃のオーステナイト化温度T1に加熱した直後に、第2熱処理工程において試験片を650℃の低温保持温度T2まで温度を降下させた後、当該低温保持温度T2を10秒間保持した。当該比較例4では、2秒で770℃から650℃まで降下させたので、当該第2熱処理工程の冷却速度は、60℃/sであった。第2熱処理工程を終了した後、比較例4についても、実施例2と同様に、第3熱処理工程及び冷却工程を経て、比較例4の軟質化炭素鋼を得た。
[Comparative Example 4]
Comparative Example 4 differs from Example 2 described above only in the low-temperature holding temperature T2 in the second heat treatment step, and the other process conditions are the same. That is, in Comparative Example 4, as in Example 2, immediately after the test piece was heated to the austenitizing temperature T1 of 770 ° C. in the first heat treatment step, the test piece was brought to the low temperature holding temperature T2 of 650 ° C. in the second heat treatment step. After the temperature was lowered, the low temperature holding temperature T2 was held for 10 seconds. In Comparative Example 4, since the temperature was lowered from 770 ° C. to 650 ° C. in 2 seconds, the cooling rate of the second heat treatment step was 60 ° C./s. After finishing the second heat treatment step, the softened carbon steel of Comparative Example 4 was obtained in Comparative Example 4 through the third heat treatment step and the cooling step as in Example 2.
[比較例5]
比較例5は、上述した実施例2と第3熱処理工程における高温保持温度T3のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、比較例5は、実施例2と同様の条件で第1熱処理工程及び第2熱処理工程を行った後、第3熱処理工程において、低温保持温度T2と同じ、550℃の高温保持温度T3を10秒間維持した。この場合、低温保持温度T2から高温保持温度T3への温度変化はないため、第3熱処理工程の昇温速度は、0℃/sである。当該第3熱処理工程を終了した後、冷却工程において、試験片を室温まで急冷し、比較例5の軟質化炭素鋼を得た。
[Comparative Example 5]
Comparative Example 5 was different from Example 2 described above only in the high temperature holding temperature T3 in the third heat treatment step, and the other process conditions were the same. That is, in Comparative Example 5, after performing the first heat treatment step and the second heat treatment step under the same conditions as in Example 2, in the third heat treatment step, the high temperature holding temperature T3, which is the same as the low temperature holding temperature T2, is 550 ° C. Maintained for 10 seconds. In this case, since there is no temperature change from the low temperature holding temperature T2 to the high temperature holding temperature T3, the rate of temperature increase in the third heat treatment step is 0 ° C./s. After finishing the third heat treatment step, the test piece was rapidly cooled to room temperature in the cooling step to obtain a softened carbon steel of Comparative Example 5.
[比較例6]
比較例6は、上述した実施例2と第3熱処理工程における高温保持温度T3のみが異なり、それ以外の工程の条件は同じとした。即ち、比較例6は、実施例2と同様の条件で第1熱処理工程及び第2熱処理工程を行った後、第3熱処理工程において、試験片を550℃の低温保持温度T2から720℃の高温保持温度T3まで加熱し、当該高温保持温度T3を10秒間保持した。当該比較例6では、1秒で550℃から720℃まで昇温させたので、当該第3熱処理工程の昇温速度は、170℃/sであった。当該第3熱処理工程を終了した後、冷却工程において、試験片を室温まで急冷し、比較例6の軟質化炭素鋼を得た。
[Comparative Example 6]
Comparative Example 6 was different from Example 2 described above only in the high temperature holding temperature T3 in the third heat treatment step, and the other process conditions were the same. That is, in Comparative Example 6, after performing the first heat treatment step and the second heat treatment step under the same conditions as in Example 2, in the third heat treatment step, the test piece was moved from a low temperature holding temperature T2 of 550 ° C. to a high temperature of 720 ° C. The temperature was heated to the holding temperature T3, and the high temperature holding temperature T3 was held for 10 seconds. In Comparative Example 6, since the temperature was raised from 550 ° C. to 720 ° C. in 1 second, the rate of temperature increase in the third heat treatment step was 170 ° C./s. After finishing the third heat treatment step, the test piece was rapidly cooled to room temperature in the cooling step to obtain a softened carbon steel of Comparative Example 6.
[比較例7]
次に、図12の熱処理サイクルの模式図を参照して、比較例7は軟質化焼鈍処理について説明する。比較例7は、試験片を100℃/sの昇温速度で760℃に加熱した後、当該温度を10秒保持した。その後、試験片を650℃まで5℃/sの速度で冷却した後、20℃/sで室温まで冷却して、比較例7の軟質化炭素鋼を得た。当該比較例7における冷却工程で室温までの冷却に要した時間は53秒であった。以上より、当該比較例7において、当該一連の熱処理サイクルの実行に要した時間は、71秒(1.18分)であった。
[Comparative Example 7]
Next, with reference to the schematic diagram of the heat treatment cycle of FIG. 12, Comparative Example 7 describes the softening annealing process. In Comparative Example 7, the test piece was heated to 760 ° C. at a temperature increase rate of 100 ° C./s, and then the temperature was held for 10 seconds. Thereafter, the test piece was cooled to 650 ° C. at a rate of 5 ° C./s and then cooled to room temperature at 20 ° C./s to obtain a softened carbon steel of Comparative Example 7. The time required for cooling to room temperature in the cooling step in Comparative Example 7 was 53 seconds. As described above, in Comparative Example 7, the time required for executing the series of heat treatment cycles was 71 seconds (1.18 minutes).
[比較例8]
次に、図13の熱処理サイクルの模式図を参照して、比較例8は軟質化焼鈍処理について説明する。比較例8は、試験片を100℃/sの昇温速度で760℃に加熱した後、当該温度を3600秒(1時間)保持した。その後、試験片を15秒で室温まで冷却して比較例8の軟質化炭素鋼を得た。当該比較例8における冷却工程で室温までの冷却に要した時間は15秒であった。以上より、当該比較例8において、当該一連の熱処理サイクルの実行に要した時間は、3623秒(60.38分)であった。
[Comparative Example 8]
Next, with reference to the schematic diagram of the heat treatment cycle of FIG. 13, Comparative Example 8 describes the softening annealing process. In Comparative Example 8, the test piece was heated to 760 ° C. at a temperature increase rate of 100 ° C./s, and then the temperature was held for 3600 seconds (1 hour). Then, the test piece was cooled to room temperature in 15 seconds, and the softened carbon steel of the comparative example 8 was obtained. The time required for cooling to room temperature in the cooling step in Comparative Example 8 was 15 seconds. As described above, in Comparative Example 8, the time required for executing the series of heat treatment cycles was 3623 seconds (60.38 minutes).
[評価]
上述により得られた実施例1〜実施例16の軟質化炭素鋼と、比較例1〜比較例8の軟質化炭素鋼、及び軟質化焼鈍処理前の素材についてビッカース硬さHV(1)を測定し、評価を行った。また、上述により得られた実施例17〜実施例19の軟質化炭素鋼と、軟質化焼鈍処理前の素材についてビッカース硬さHV(5)を測定し、評価を行った。以下に、実施例1〜実施例16と、比較例1〜比較例8と、処理前の素材のビッカース硬さの測定結果をまとめた表4を示す。なお、表4には、実施例1〜実施例10及び比較例1〜比較例6については、ビッカース硬さ測定を8点実施し、それらの平均値を示し、実施例11〜実施例16及び比較例7、比較例8については、ビッカース硬さ測定を3点実施し、それらの平均値を示す。
[Evaluation]
Vickers hardness HV (1) is measured for the softened carbon steel of Examples 1 to 16 obtained as described above, the softened carbon steel of Comparative Examples 1 to 8 and the material before the softening annealing treatment. And evaluated. Moreover, Vickers hardness HV (5) was measured and evaluated about the softened carbon steel of Examples 17-19 obtained by the above-mentioned, and the raw material before a softening annealing process. Table 4 below summarizes the measurement results of Examples 1 to 16, Comparative Examples 1 to 8, and Vickers hardness of the raw material before processing. In Table 4, for Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 6, eight Vickers hardness measurements were performed and the average values thereof were shown. Examples 11 to 16 and About the comparative example 7 and the comparative example 8, 3 points | pieces of Vickers hardness measurement are implemented and those average values are shown.
表4に示す各実施例及び比較例において用いた処理前の炭素鋼のビッカース硬さは、186HV(1)であり、処理後の各実施例1〜実施例16の軟質化炭素鋼のビッカース硬さは、いずれも170HV(1)以下であった。なお、第1熱処理工程〜第3熱処理工程までを1サイクルのみ行った実施例1〜実施例14は、上述したように、これら熱処理に要する時間が、冷却工程を含めて41秒〜25分56秒であった。第1熱処理工程〜第3熱処理工程を3サイクル行った実施例15は、熱処理に要する時間が26分44秒であった。第1熱処理工程〜第2熱処理工程を3サイクル行った後、第3熱処理工程を行った実施例16は、熱処理に要する時間が11分36秒であった。これに対し、比較的短時間(1.11秒)で軟質化焼鈍処理を行うことができる比較例7では、183HV(1)であり、1時間かけて軟質化焼鈍処理を行う比較例8では、164HV(1)であった。 The Vickers hardness of the carbon steel before the treatment used in each Example and Comparative Example shown in Table 4 is 186HV (1), and the Vickers hardness of the softened carbon steel of each of the Examples 1 to 16 after the treatment. All were 170 HV (1) or less. In Examples 1 to 14 in which only one cycle from the first heat treatment step to the third heat treatment step was performed, the time required for these heat treatments was 41 seconds to 25 minutes 56 including the cooling step as described above. Second. In Example 15 in which the first heat treatment step to the third heat treatment step were performed for 3 cycles, the time required for the heat treatment was 26 minutes 44 seconds. In Example 16 in which the third heat treatment step was performed after three cycles of the first heat treatment step to the second heat treatment step, the time required for the heat treatment was 11 minutes and 36 seconds. On the other hand, in Comparative Example 7 in which the softening annealing process can be performed in a relatively short time (1.11 seconds), it is 183HV (1), and in Comparative Example 8 in which the softening annealing process is performed over 1 hour. 164HV (1).
上述した測定結果から、処理前の炭素鋼の硬さを基準として、比較例7に示すような従来の急速軟質化焼鈍処理方法では、ビッカース硬さをわずか1.6%しか軟質化できないのに対し、本件発明により急速軟質化焼鈍処理された軟質化炭素鋼は、30分に満たない短時間でビッカース硬さを8%以上低下させることが可能となったことがわかる。本件発明の急速軟質化焼鈍処理によれば、比較例8に示すような処理時間に1時間を要する軟質化焼鈍処理と同等に、炭素鋼の硬さを低下させることが可能となったことがわかる。 From the above measurement results, the conventional rapid softening annealing method as shown in Comparative Example 7 is based on the hardness of the carbon steel before processing, but the Vickers hardness can be softened only by 1.6%. On the other hand, it can be seen that the softened carbon steel subjected to the rapid softening annealing process according to the present invention can reduce the Vickers hardness by 8% or more in a short time of less than 30 minutes. According to the rapid softening annealing process of the present invention, it is possible to reduce the hardness of the carbon steel as in the softening annealing process that requires one hour for the processing time as shown in Comparative Example 8. Recognize.
特に、冷却工程における冷却時間を短縮することにより、極めて短時間で炭素鋼の球状化焼鈍処理を行うことができるため、製造ラインの中で、炭素鋼の部分的な軟質化焼鈍処理を連続的に行うことが可能になる。よって、本願発明は、炭素鋼のうち機械加工や塑性加工が必要となる部分を、局所的に軟質化焼鈍処理できるため、硬さが必要な部分における硬さ低下を回避し、且つ、加工が必要な部分の加工性を著しく向上させることが可能となる。従って、本件出願に係る炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法を採用することで、加工精度に優れ、高い品質の製品を提供できるようになる。 In particular, by shortening the cooling time in the cooling process, spheroidizing annealing of carbon steel can be performed in a very short time, and therefore, partial softening annealing of carbon steel is continuously performed in the production line. It becomes possible to do. Therefore, the present invention can locally soften and anneal a portion of carbon steel that requires machining or plastic working, avoiding a decrease in hardness in a portion that requires hardness, and processing It becomes possible to remarkably improve the workability of a necessary part. Therefore, by adopting the rapid softening annealing method for carbon steel according to the present application, it becomes possible to provide a high quality product with excellent processing accuracy.
次に、本件発明における各温度T1〜T3、第3熱処理工程における高温保持時間、冷却工程における冷却速度、熱処理サイクルの回数の最適条件について、上述の実施例及び比較例を挙げて述べる。 Next, the optimum conditions for the temperatures T1 to T3 in the present invention, the high temperature holding time in the third heat treatment step, the cooling rate in the cooling step, and the number of heat treatment cycles will be described with reference to the above-described examples and comparative examples.
(1)オーステナイト化温度T1
図14は実施例1〜実施例3、比較例1、比較例2のオーステナイト化温度T1と硬さとの関係を示す図である。図3に示すように、実施例1〜実施例3と、比較例1及び比較例2は、オーステナイト化温度T1の条件のみが異なり、他の条件をすべて同じ熱処理サイクルを行ったものである。オーステナイト化温度T1は、比較例1が740℃、実施例1が760℃、実施例2が770℃、実施例3が785℃、比較例2が800℃であった。
(1) Austenitizing temperature T1
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the austenitizing temperature T1 and hardness of Examples 1 to 3, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. As shown in FIG. 3, Example 1 to Example 3, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 differ only in the conditions for the austenitizing temperature T1, and all other conditions are subjected to the same heat treatment cycle. The austenitizing temperature T1 was 740 ° C. in Comparative Example 1, 760 ° C. in Example 1, 770 ° C. in Example 2, 785 ° C. in Example 3, and 800 ° C. in Comparative Example 2.
図14から、オーステナイト化温度T1が760℃〜785℃の範囲である場合には、処理前ビッカース硬さが186HV(1)であった炭素鋼を、いずれも170HV(1)を下回る程度にまで軟質化焼鈍処理することができたことがわかる。これに対し、オーステナイト化温度T1が760℃より低い場合及び785℃を超える場合には、ビッカース硬さを172HV(1)や、174HV(1)までしか軟質化焼鈍処理することができなかったことがわかる。 From FIG. 14, when the austenitizing temperature T1 is in the range of 760 ° C. to 785 ° C., the carbon steel whose pre-treatment Vickers hardness was 186 HV (1) is less than 170 HV (1). It can be seen that the softening annealing process could be performed. On the other hand, when the austenitizing temperature T1 was lower than 760 ° C. and exceeded 785 ° C., the softening annealing treatment was only possible up to Vickers hardness of 172 HV (1) or 174 HV (1). I understand.
以上のことから、第1熱処理工程におけるオーステナイト化温度T1は、760℃〜785℃を採用することにより、186HV(1)であった処理前の炭素鋼を、170HV(1)以下に軟質化させることが可能となることがわかる。よって、当該オーステナイト化温度T1を採用することにより、処理前の炭素鋼の硬さを基準としてビッカース硬さを8%以上、低下させることが可能となることが確認できる。 From the above, by adopting austenitizing temperature T1 in the first heat treatment step of 760 ° C. to 785 ° C., the carbon steel before treatment which was 186 HV (1) is softened to 170 HV (1) or less. It turns out that it becomes possible. Therefore, it can be confirmed that by employing the austenitizing temperature T1, it is possible to reduce the Vickers hardness by 8% or more based on the hardness of the carbon steel before the treatment.
(2)低温保持温度T2
図15は実施例1、実施例4〜実施例6、比較例3、比較例4の低温保持温度T2と硬さとの関係を示す図である。図4に示すように、実施例1、実施例4〜実施例6と、比較例3及び比較例4は、低温保持温度T2の条件のみが異なり、他の条件をすべて同じ熱処理サイクルを行ったものである。低温保持温度T2は、比較例3が100℃、実施例4が450℃、実施例5が500℃、実施例1が550℃、実施例6が600℃、比較例4が650℃であった。
(2) Low temperature holding temperature T2
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the low temperature holding temperature T2 and the hardness of Example 1, Examples 4 to 6, Comparative Example 3, and Comparative Example 4. As shown in FIG. 4, Example 1, Example 4 to Example 6, and Comparative Example 3 and Comparative Example 4 differ only in the condition of the low temperature holding temperature T2, and the same heat treatment cycle was performed for all other conditions. Is. The low temperature holding temperature T2 was 100 ° C in Comparative Example 3, 450 ° C in Example 4, 500 ° C in Example 5, 550 ° C in Example 1, 600 ° C in Example 6, and 650 ° C in Comparative Example 4. .
図15から、低温保持温度T2が当該炭素鋼のMs点(この場合386℃)〜600℃の範囲である場合には、処理前ビッカース硬さが186HV(1)であった炭素鋼を、いずれも170HV(1)を下回る程度にまで軟質化焼鈍処理することができたことがわかる。これに対し、低温保持温度T2が当該炭素鋼のMs点である386℃より低い場合には、ビッカース硬さを178HV(1)までしか軟質化焼鈍処理することができなかったことがわかる。また、低温保持温度T2が600℃を超える場合には、ビッカース硬さが194HV(1)となり、処理前よりも硬さが高くなってしまったことがわかる。 From FIG. 15, when the low temperature holding temperature T2 is in the range of the Ms point of the carbon steel (in this case, 386 ° C.) to 600 ° C., the carbon steel whose pre-treatment Vickers hardness was 186 HV (1) It can also be seen that the softening annealing treatment was able to be performed to a level below 170 HV (1). On the other hand, when the low temperature holding temperature T2 is lower than 386 ° C. which is the Ms point of the carbon steel, it can be understood that the softening annealing treatment can be performed only to Vickers hardness of up to 178HV (1). Moreover, when the low temperature holding temperature T2 exceeds 600 degreeC, it turns out that Vickers hardness became 194HV (1) and the hardness became higher than before a process.
以上のことから、第2熱処理工程における低温保持温度T2は、当該炭素鋼のMs点である386℃〜650℃を採用することにより、186HV(1)であった処理前の炭素鋼を、170HV(1)以下に軟質化させることが可能となることがわかる。よって、当該低温保持温度T2を採用することにより、処理前の炭素鋼の硬さを基準としてビッカース硬さを8%以上、低下させることが可能となることが確認できる。 From the above, the low temperature holding temperature T2 in the second heat treatment step adopts the Ms point of 386 ° C. to 650 ° C. which is the Ms point of the carbon steel, and the carbon steel before the treatment, which was 186 HV (1), is 170 HV. (1) It can be seen that softening is possible below. Therefore, it can be confirmed that by adopting the low temperature holding temperature T2, it is possible to reduce the Vickers hardness by 8% or more on the basis of the hardness of the carbon steel before the treatment.
(3)高温保持温度T3
図16は実施例1、実施例7〜実施例9、比較例5、比較例6の高温保持温度T3と硬さとの関係を示す図である。図5に示すように、実施例1、実施例7〜実施例9、比較例5、比較例6は、高温保持温度T3の条件のみが異なり、他の条件をすべて同じ熱処理サイクルを行ったものである。高温保持温度T3は、比較例5が550℃、実施例7が600℃、実施例8が650℃、実施例1が670℃、実施例9が700℃、比較例6が720℃であった。
(3) High temperature holding temperature T3
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the high temperature holding temperature T3 and the hardness of Example 1, Examples 7 to 9, Comparative Example 5, and Comparative Example 6. As shown in FIG. 5, Example 1, Example 7 to Example 9, Comparative Example 5 and Comparative Example 6 differed only in the condition of the high temperature holding temperature T3, and all other conditions were subjected to the same heat treatment cycle. It is. The high temperature holding temperature T3 was 550 ° C in Comparative Example 5, 600 ° C in Example 7, 650 ° C in Example 8, 670 ° C in Example 1, 700 ° C in Example 9, and 720 ° C in Comparative Example 6. .
図16から、高温保持温度T3が600℃〜700℃の範囲である場合には、処理前ビッカース硬さが186HV(1)であった炭素鋼を、いずれも170HV(1)以下にまで軟質化焼鈍処理することができたことがわかる。これに対し、高温保持温度T3が600℃より低い場合には、ビッカース硬さを177HV(1)までしか軟質化焼鈍処理することができなかったことがわかる。また、高温保持温度T3が700℃を超える場合には、ビッカース硬さが227HV(1)となり、処理前よりも硬さが高くなってしまったことがわかる。 From FIG. 16, when the high temperature holding temperature T3 is in the range of 600 ° C. to 700 ° C., the carbon steel whose pre-treatment Vickers hardness was 186 HV (1) is softened to 170 HV (1) or less. It can be seen that the annealing treatment was possible. On the other hand, when the high temperature holding temperature T3 is lower than 600 ° C., it can be seen that the softening annealing process can be performed only to Vickers hardness of up to 177HV (1). Moreover, when high temperature holding temperature T3 exceeds 700 degreeC, it turns out that Vickers hardness became 227HV (1) and the hardness became higher than before a process.
以上のことから、第3熱処理工程における高温保持温度T3は、600℃〜700℃を採用することにより、186HV(1)であった処理前の炭素鋼を、170HV(1)以下に軟質化させることが可能となることがわかる。よって、当該高温保持温度T3を採用することにより、処理前の炭素鋼の硬さを基準としてビッカース硬さを8%以上、低下させることが可能となることが確認できる。 From the above, by adopting 600 ° C. to 700 ° C. as the high temperature holding temperature T3 in the third heat treatment step, the carbon steel before treatment, which was 186 HV (1), is softened to 170 HV (1) or less. It turns out that it becomes possible. Therefore, by adopting the high temperature holding temperature T3, it can be confirmed that the Vickers hardness can be reduced by 8% or more based on the hardness of the carbon steel before the treatment.
(4)第3熱処理工程における高温保持時間
図7に示すように、実施例11〜実施例13は、第3熱処理工程において高温保持温度T3を保持する時間のみが異なり、他の条件をすべて同じ熱処理サイクルを行ったものである。高温保持温度T3の保持時間は、実施例11が10秒、実施例12が60秒、実施例13が900秒であった。
(4) High temperature holding time in the third heat treatment step As shown in FIG. 7, Example 11 to Example 13 differ only in the time for holding the high temperature holding temperature T3 in the third heat treatment step, and all other conditions are the same. A heat treatment cycle was performed. The holding time of the high temperature holding temperature T3 was 10 seconds in Example 11, 60 seconds in Example 12, and 900 seconds in Example 13.
先に示した表4からわかるように、高温保持温度T3の保持時間が10秒〜900秒のいずれの場合であっても、処理前のビッカース硬さが186HV(1)であった炭素鋼を、いずれも160HV(1)を下回る程度にまで軟質化焼鈍処理することができたことがわかる。即ち、高温保持温度T3の保持時間が900秒の場合と、10秒の場合とでは、軟質化できる程度にほとんど差がなかったことがわかる。よって、処理時間の短縮化を考慮すると、より短い時間、例えば、60秒以下で処理することが適切であることがいえる。 As can be seen from Table 4 above, the carbon steel having a Vickers hardness of 186 HV (1) before the treatment was obtained regardless of whether the holding time of the high temperature holding temperature T3 was 10 seconds to 900 seconds. It can be seen that the softening annealing treatment can be performed to a level below 160 HV (1). That is, it can be seen that there is almost no difference between the case where the holding time of the high temperature holding temperature T3 is 900 seconds and the case where the holding time is 10 seconds so that the softening can be performed. Therefore, in consideration of shortening of the processing time, it can be said that it is appropriate to perform the processing in a shorter time, for example, 60 seconds or less.
(5)冷却工程における冷却速度
上述した実施例2と実施例10とは、冷却工程における冷却速度のみが異なり、他の条件はすべて同じ熱処理サイクルを行ったものである。実施例2は、冷却工程において急冷を行っており、実施例10は450℃まで5℃/sの速度で冷却を行った後、室温まで20℃/sで冷却を行った。また、図8に示すように、実施例11と実施例14とは、冷却工程における冷却速度のみが異なり、他の条件はすべて同じ熱処理サイクルを行ったものである。実施例11は冷却工程において1℃/sの速度で冷却を行い、実施例14は冷却工程において450℃まで5℃/sの速度で冷却を行った後、室温まで20℃/sで冷却を行った。
(5) Cooling rate in the cooling step The above-described Example 2 and Example 10 differ only in the cooling rate in the cooling step, and all other conditions are the same heat treatment cycle. In Example 2, rapid cooling was performed in the cooling step. In Example 10, after cooling to 450 ° C. at a rate of 5 ° C./s, cooling was performed to room temperature at 20 ° C./s. Moreover, as shown in FIG. 8, Example 11 and Example 14 differ only in the cooling rate in a cooling process, All other conditions performed the same heat processing cycle. Example 11 is cooled at a rate of 1 ° C./s in the cooling step, and Example 14 is cooled at a rate of 5 ° C./s to 450 ° C. in the cooling step, and then cooled to 20 ° C./s to room temperature. went.
先に示した表4からわかるように、冷却工程における冷却速度が、異なる場合であっても、処理前のビッカース硬さが186HV(1)であった炭素鋼を、いずれも164HV(1)を下回る程度にまで軟質化焼鈍処理することができたことがわかる。よって、冷却工程における冷却速度は、軟質化できる程度に殆ど影響を与えないことがわかる。従って、処理時間の短縮化を考慮すると、より短い時間で冷却することが適切であることがいえる。 As can be seen from Table 4 shown earlier, even if the cooling rate in the cooling process is different, the carbon steel whose Vickers hardness before processing was 186 HV (1) is 164 HV (1). It can be seen that the softening annealing process was able to be performed to an extent below. Therefore, it can be seen that the cooling rate in the cooling step hardly affects the degree of softening. Therefore, it can be said that it is appropriate to cool in a shorter time in consideration of shortening of the processing time.
(6)熱処理サイクルの回数
上述した実施例13と実施例15とは、第1熱処理工程から第3熱処理工程までの熱処理サイクルの実施回数のみが異なり、他の条件はすべて同様に行ったものである。実施例13は、第1熱処理工程から第3熱処理工程までの熱処理サイクルを1回行った後、冷却工程を行ったものであり、実施例15は、上述の熱処理サイクルを3回繰り返し行った後、冷却工程を行ったものである。
(6) Number of heat treatment cycles The above-described Example 13 and Example 15 differ only in the number of heat treatment cycles performed from the first heat treatment step to the third heat treatment step, and all other conditions were performed in the same manner. is there. In Example 13, the heat treatment cycle from the first heat treatment step to the third heat treatment step was performed once, and then the cooling step was performed. In Example 15, the above-described heat treatment cycle was repeated three times. The cooling process is performed.
先に示した表4からわかるように、熱処理サイクルの実施回数が1回の場合は、処理前のビッカース硬さが186HV(1)であった炭素鋼を、157HV(1)まで軟化処理することができ、熱処理サイクルの実施回数が3回の場合は、更に、156HV(1)まで軟化処理することができたことがわかる。よって、熱処理サイクルの実施回数を繰り返すことにより、僅かに炭素鋼の硬さを低下させることができることがわかる。ゆえに、より高い精度で軟質化焼鈍処理を行うことが要求される場合には、熱処理サイクルの実施回数を調整することが有効であることがいえる。 As can be seen from Table 4 shown above, when the number of heat treatment cycles is one, the carbon steel having a Vickers hardness of 186 HV (1) before treatment should be softened to 157 HV (1). It can be seen that when the number of heat treatment cycles was 3, the softening treatment could be further performed up to 156 HV (1). Therefore, it can be seen that the hardness of the carbon steel can be slightly reduced by repeating the number of executions of the heat treatment cycle. Therefore, when it is required to perform the softening annealing process with higher accuracy, it can be said that it is effective to adjust the number of executions of the heat treatment cycle.
また、上述した実施例11と実施例16とは、第1熱処理工程から第2熱処理工程までの熱処理サイクルの実施回数のみが異なり、他の条件はすべて同様に行ったものである。実施例11は、第1熱処理工程から第3熱処理工程までの熱処理サイクルを1回行った後、冷却工程を行ったものであり、実施例16は、第1熱処理工程から第2熱処理工程までの熱処理サイクルを3回繰り返し行った後、第3熱処理工程及び冷却工程を行ったものである。 Further, Example 11 and Example 16 described above differ only in the number of executions of the heat treatment cycle from the first heat treatment step to the second heat treatment step, and all other conditions were performed in the same manner. In Example 11, the heat treatment cycle from the first heat treatment process to the third heat treatment process was performed once, and then the cooling process was performed. In Example 16, the process from the first heat treatment process to the second heat treatment process was performed. The third heat treatment step and the cooling step are performed after the heat treatment cycle is repeated three times.
先に示した表4からわかるように、第1熱処理工程及び第2熱処理工程までの熱処理サイクルの実施回数が1回の場合は、処理前のビッカース硬さが186HV(1)であった炭素鋼を、159HV(1)まで軟化処理することができ、第1熱処理工程及び第2熱処理工程までの熱処理サイクルの実施回数が3回の場合は、更に、157HV(1)まで軟化処理することができたことがわかる。よって、熱処理サイクルの実施回数を繰り返すことにより、僅かに炭素鋼の硬さを低下させることができることがわかる。ゆえに、より高い精度で軟質化焼鈍処理を行うことが要求される場合には、熱処理サイクルの実施回数を調整することが有効であることがいえる。 As can be seen from Table 4 shown above, when the number of heat treatment cycles to the first heat treatment step and the second heat treatment step is one, the carbon steel whose Vickers hardness before treatment was 186 HV (1) Can be softened to 159 HV (1), and when the number of heat treatment cycles to the first heat treatment step and the second heat treatment step is three, softening treatment can be further performed to 157 HV (1). I understand that. Therefore, it can be seen that the hardness of the carbon steel can be slightly reduced by repeating the number of executions of the heat treatment cycle. Therefore, when it is required to perform the softening annealing process with higher accuracy, it can be said that it is effective to adjust the number of executions of the heat treatment cycle.
次に、平つぶし加工が施された試験鋼管を本件発明の急速軟質化焼鈍処理方法により軟質化焼鈍処理した実施例17〜実施例19の各部の硬さについて述べる。実施例17〜実施例19は、各部についてビッカース硬さHV(5)を測定し、評価を行った。図17は実施例17〜実施例19において用いた試験鋼管の断面模式図及び硬さ測定位置を示しており、図18は処理前の試験鋼管と、実施例17〜実施例19の試験鋼管の各測定位置での硬さを示している。また、表5には、実施例17〜実施例19の試験鋼管の各測定位置の硬さと共に、硬さ低下率及び適正に軟質化処理されているか否かの評価結果を示す。硬さの測定位置は、測定部1として、平つぶし面中央部表面0.5mm位置、測定部2として、平つぶし面角部表面0.5mm位置、測定部3として、平つぶし面裏部表面0.5mm位置である。 Next, the hardness of each part of Examples 17 to 19 in which the flattened test steel pipe is softened and annealed by the rapid softening annealing method of the present invention will be described. In Examples 17 to 19, Vickers hardness HV (5) was measured for each part and evaluated. FIG. 17 shows a schematic cross-sectional view of the test steel pipe used in Examples 17 to 19 and the hardness measurement position. FIG. 18 shows the test steel pipe before treatment and the test steel pipes of Examples 17 to 19. The hardness at each measurement position is shown. Table 5 shows the hardness reduction rate and the evaluation results of whether or not the softening treatment is properly performed, together with the hardness of each measurement position of the test steel pipes of Examples 17 to 19. The measurement position of the hardness is as follows: the surface of the flattened surface as the measurement unit 1 is 0.5 mm, the surface of the flattened surface as the measurement unit 2 is 0.5 mm, the surface of the flattened surface as the measurement unit 3 The position is 0.5 mm.
処理前の試験鋼管は、加工度の小さい測定部1と測定部3でのビッカース硬さは210HV(5)程度であったが、加工度の大きな測定部3ではビッカース硬さが259HV(5)程度にまで高くなっていた。 The test steel pipe before the treatment had a Vickers hardness of about 210 HV (5) in the measuring unit 1 and the measuring unit 3 having a low degree of processing, but the Vickers hardness was 259 HV (5) in the measuring unit 3 having a high degree of processing. It was so high.
本件発明の急速軟質化焼鈍処理を施した各実施例17及び実施例18の試験鋼管は、図18及び表5に示すように、試験鋼管の表面全体のビッカース硬さがほぼ均一となるように、軟質化焼鈍処理されていることがわかる。また、各実施例17及び実施例18の試験鋼管は、従来、短時間での軟質化焼鈍処理が困難であった加工度の小さい測定部1及び測定部3であっても、軟質化焼鈍処理されていることがわかる。 As shown in FIG. 18 and Table 5, the test steel pipes of each Example 17 and Example 18 subjected to the rapid softening annealing treatment of the present invention were such that the Vickers hardness of the entire surface of the test steel pipe was substantially uniform. It can be seen that the softening annealing is performed. Moreover, the test steel pipe of each Example 17 and Example 18 is softening annealing process even if it is the measurement part 1 and the measurement part 3 with a small workability which were conventionally difficult to perform the softening annealing process in a short time. You can see that
また、図18及び表5からわかるように、測定部3では、処理前の試験鋼管を基準として、大きく硬さが低下している。これは、平つぶし加工による加工度の大きな角部での加工された金属組織の回復、再結晶も、本発明による急速軟質化焼鈍処理によって生じたためと考えられる。 Moreover, as can be seen from FIG. 18 and Table 5, the hardness of the measuring unit 3 is greatly reduced with reference to the test steel pipe before processing. This is thought to be because the recovery and recrystallization of the processed metal structure at the corners having a high degree of processing by flattening were also caused by the rapid softening annealing according to the present invention.
以上のことから、本件発明の急速軟質化焼鈍処理方法によれば、平つぶし加工が施された試験鋼管についても、当該平つぶし加工面の表面全体が硬さが均一となるように軟質化焼鈍処理することができることがいえる。よって、上述から、平つぶし面全体の硬さが均一に軟質化されることで、当該平つぶし面への機械加工や塑性加工等を高い精度で行うことが可能となることがわかる。 From the above, according to the rapid softening annealing method of the present invention, softening annealing is performed so that the entire surface of the flattened surface is uniform in the test steel pipe subjected to flattening. It can be said that it can be processed. Therefore, it can be seen from the above that the hardness of the entire flattened surface is uniformly softened, so that machining or plastic working on the flattened surface can be performed with high accuracy.
また、図18及び表5には、実施例18と同様の条件の熱処理サイクルを3回繰り返して行った実施例19の試験鋼管についても示している。図18及び表5から、上述したように、第1熱処理工程から第3熱処理工程までの熱処理サイクルを3回繰り返して行った場合には、平つぶし面の表面全体のビッカース硬さが、より一層、低下していることがわかる。このことからも、上述したように、熱処理サイクルの実施回数を繰り返すことにより、炭素鋼の硬さを低下させることができることがいえる。 18 and Table 5 also show the test steel pipe of Example 19 in which the heat treatment cycle under the same conditions as in Example 18 was repeated three times. 18 and Table 5, as described above, when the heat treatment cycle from the first heat treatment step to the third heat treatment step is repeated three times, the Vickers hardness of the entire surface of the flattened surface is further increased. , You can see that it is falling. From this, as described above, it can be said that the hardness of the carbon steel can be reduced by repeating the number of heat treatment cycles.
本件発明にかかる急速軟質化焼鈍処理方法は、極めて短い時間で炭素鋼の軟質化焼鈍処理を実現することができる。また、製造ラインにおいて部分的な軟質化焼鈍処理も可能となる。よって、強度が必要な箇所の硬さを低下させることなく、加工が必要となる部分のみを軟質化し、高い精度での機械加工が可能となり、高い品質の機械構造部品の提供が可能となる。 The rapid softening annealing method according to the present invention can realize softening annealing of carbon steel in a very short time. Moreover, a partial softening annealing process is also possible in the production line. Therefore, it is possible to soften only the portion that needs to be processed without reducing the hardness of the portion that requires strength, and to perform machining with high accuracy, and to provide high-quality mechanical structural components.
Claims (8)
当該炭素鋼の化学組成は、炭素が0.27質量%〜0.58質量%、ケイ素が0.15質量%〜0.35質量%、マンガンが0.30質量%〜1.50質量%、リンが0.03質量%以下、硫黄が0.03質量%以下、ニッケルが0.25質量%以下、クロムが0.35質量%以下で、残部が鉄及び不可避的不純物であり、
以下の工程を備えることを特徴とする炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法。
第1熱処理工程:前記炭素鋼を加熱し、当該炭素鋼の表面をAc1+20℃〜Ac1+50℃のオーステナイト化温度T1に10℃/s以上の速度で上昇させる工程。
第2熱処理工程:第1熱処理工程を終了した直後に、前記炭素鋼をMs点〜600℃の低温保持温度T2まで1℃/s以上の速度で降下させる工程。
第3熱処理工程:第2熱処理工程を終了した前記炭素鋼を、Ae1−130℃〜Ae1−20℃の高温保持温度T3まで10℃/s以上の速度で上昇させる工程。
冷却工程:第3熱処理工程を終了した前記炭素鋼を冷却して軟質化処理した炭素鋼を得る工程。 A method of rapid softening annealing of carbon steel,
The chemical composition of the carbon steel is 0.27 mass% to 0.58 mass% for carbon, 0.15 mass% to 0.35 mass% for silicon, 0.30 mass% to 1.50 mass% for manganese, Phosphorus is 0.03% by mass or less, sulfur is 0.03% by mass or less, nickel is 0.25% by mass or less, chromium is 0.35% by mass or less, and the balance is iron and inevitable impurities,
A method for rapid softening annealing of carbon steel, comprising the following steps.
First heat treatment step: the carbon steel is heated, the step of increasing the surface of the carbon steel at Ac 1 + 20 ℃ ~Ac 1 + 50 ℃ of the austenitizing temperature T1 10 ° C. / s or faster.
Second heat treatment step: Immediately after the completion of the first heat treatment step, the carbon steel is lowered at a rate of 1 ° C./s or more to a low temperature holding temperature T2 of Ms point to 600 ° C.
Third heat treatment step: A step of raising the carbon steel that has finished the second heat treatment step at a rate of 10 ° C./s or higher to a high temperature holding temperature T3 of Ae 1 −130 ° C. to Ae 1 −20 ° C.
Cooling step: A step of cooling the carbon steel that has finished the third heat treatment step to obtain a softened carbon steel.
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