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JPS6252007B2 - - Google Patents
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JPS6252007B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6252007B2
JPS6252007B2 JP10275378A JP10275378A JPS6252007B2 JP S6252007 B2 JPS6252007 B2 JP S6252007B2 JP 10275378 A JP10275378 A JP 10275378A JP 10275378 A JP10275378 A JP 10275378A JP S6252007 B2 JPS6252007 B2 JP S6252007B2
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JP
Japan
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tempering
steel
steel material
strength
temperature
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JP10275378A
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JPS5531110A (en
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Toshio Hijikata
Kazuhiro Kawasaki
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Koshuha Netsuren KK
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Koshuha Netsuren KK
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Publication date
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Priority to GB7914823A priority patent/GB2023668B/en
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Publication of JPS6252007B2 publication Critical patent/JPS6252007B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18Stationary reactors having moving elements inside
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/25Hardening, combined with annealing between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius, i.e. heat refining ("Vergüten")
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は高抗張力で、かつ伸び、絞り等のきわ
めて高い加工性に富んだ冷間塑性加工用鋼材の製
造方法に関するものである。 従来行われている塑性加工法は、冷間加工法と
熱間加工法とに大別される。 冷間加工法は、主として細径又は薄肉品の製造
に、また、熱間加工法は主として大径又は厚肉品
の製造に用いられている。素材の径又は肉厚が大
となると、強度の高いものほど冷間加工が困難と
なるためである。 この間の事情をコイルばねを例としてさらに詳
細に述べれば、従来10mmφ以上の大径のコイルば
ねは、素材を熱間でコイルばね形状に成形した
後、焼入れ、焼戻し処理により所要の高強度を付
与するという方法で製造されている。 熱間成形法によれば、コイルの成形は容易であ
るが、反面、加熱時に生ずるばね表面の脱減炭、
熱間ゆえの材料強度の低下により表面キズがつき
やすいことやコイルばね形状での熱処理であるた
め強度のバラツキが生じやすいこと、さらには熱
処理時に表面肌荒れ、変形等が生ずる等、仕上品
は品質的には冷間成形品と比較して欠陥が生じや
すい。 所定の強度を有する、比較的細径のオイルテン
パー線等の線材を冷間成形してコイルばねを製造
する冷間成形法によれば、成形時に線材を加熱し
ないため、線材の強度はそのまゝ保有され表面肌
荒れも生じないので、その点では熱間成形法より
優れているが、素材が高強度線材であると、線径
が太くなるに従い成形が困難となるという問題点
がある。 本発明は上述した熱間加工法および冷間加工法
がそれぞれの有する欠陥を除去可能な冷間塑性加
工用鋼材の製造方法を提供しようとするものであ
る。 本発明の対象としては、コイルばね、リーフス
プリング、トーシヨンバー、スタビライザー等使
用目的に照し、高強度を必要とし、かつ製造工程
において塑性加工工程を必要とするすべてのもの
が含まれる。 本発明を第1図〜第3図に従つて以下詳細に説
明する。 本発明は次のような構成からなる。 焼入可能な鋼材を高周波誘導加熱等による急速
加熱後焼入れを行つた後300゜〜600℃の温度範囲
で同様の方法により急速加熱し、当該鋼材を、上
記加熱温度範囲内の所望の温度に達した時点で直
ちに急冷する。 炭素鋼からなる鋼材を、高周波誘導加熱等によ
る急速加熱後、1000℃以下のオーステナイト領域
に、当該鋼材の化学成分に応じて設定できる極小
時間保持し、水焼入れすることによつて当該鋼材
の結晶粒がASTMno.9〜12と非常に微細になり、
かつミクロ組織的に炭素濃度の不均一な組織が生
ずることによつて焼入れ段階で通常の熱処理に比
べて高強靭性の鋼材を製造しうることは高周波誘
導加熱等の急速加熱焼入の特徴として既に知られ
ている処であるが、本発明者は、炭素含有量0.30
%以上の鋼材に上記の焼入れを施してえた高強度
鋼材を従来の焼戻温度よりも比較的に高温の300
゜〜600℃の範囲内における所望の温度に達した
時点で、直ちに、すなわち加熱保持をすることな
く冷却することによつて引張強さ150Kgf/mm2
上の強度を有し、しかも靭性が高くきわめて加工
性に富んだ鋼材を得られることを見出した。 これは前述したごとく従来の焼戻しの概念を離
脱して比較的高温で急速加熱をすることにより、
当該鋼材の化学組成によつて定まる上記加熱温度
内の所望の温度に達するまでの間に過飽和に炭素
等の侵入型原子を固溶したマルテンサイトの分解
および炭化物の析出が、徐々に加熱する場合と比
べて急速に起り、その時点で直ちに急冷するとい
う焼戻しによつて、当該温度において一般的に考
えられる十分な焼戻し状態に達するには不十分な
熱エネルギー供給により、炭化物の分布、形状を
も含めて、いわば焼戻し不十分な状態で反応を一
応停止させてしまうことによるものと推定され
る。 換言すれば、急速加熱、短時間保持の焼入れに
より鋼材を微細粒をもつマルテンサイト組織と
し、それによつて鋼材に高強度と高延性を有する
のに必要なベースを与えた上で、高温かつ保持時
間なしの焼戻しを行なうことによつて150Kgf/
mm2以上の強度を与え、なおかつ総じて転位密度は
高いが、降伏点を比較的低く押さえ、降伏してか
ら十分な伸びを得るのに必要な動転位の比率が高
い状態、すなわち、得られる特性として延性が高
く、具体的には加工性の高い状態とするのであ
る。もちろん、この段階では焼戻し不十分の状態
であるので、耐へたり性については好ましくない
と云える。 上記300゜〜600℃の加熱後、短少の保持時間を
置いた後急冷すれば、上述したような引張強さの
鋼材をえられることは、特願昭53−75446号に開
示したごとく本発明者の種々の試験研究の結果確
められているところであるが、本発明者のその後
の結果、300゜〜600℃の焼戻し処理後、短少な保
持時間を置くことなく直ちに急冷してもほゞ同様
の効果をうることが可能であることが判明した。 このことを証明するための実験結果の一部を次
に示す。 実験例 1 (1) 供試体 材 質 SAE 1552 化学成分 C=0.51、Mn=1.56 P=0.017、S=0.006 径 12mmφ 焼入硬さ Hv=800 (2) 焼戻し条件と機械的性質の関係
【表】 (3) 実験結果 上記実験結果によれば、急速加熱、短少保持
時間後、焼入れを行ない、しかる後300゜〜600
℃に急速加熱し、鋼材の化学組成によつて定ま
る上記加熱温度範囲内における所望の温度に達
した時点で直ちに急冷して焼戻しをすると(通
常の焼戻し処理での保持時間は30〜60分であ
る。)150Kgf/mm2以上の強度で、しかも加工性
の良い鋼材をえられることが判明する。 なお、第1図は本実施例における供試体の焼
戻し時間と温度との関係を示し、第2図は焼戻
温度525℃における鋼材の硬さおよび靭性を示
す。第1図においては縦軸は焼戻温度、横軸は
焼戻し時間(対数(尺))を、第2図において
横軸は焼戻時間(対数(尺))を、又曲線a,
bおよびcはそれぞれ引張強さ、絞りおよび伸
びの変化を示す。 このように本発明による上記焼戻し処理によ
つて上記実験例から明らかなように炭素含有量
0.51%の炭素鋼を素材として用いると、150Kg
f/mm2以上の高強度でかつ加工性の優れた鋼材
がえられる。さらに本発明者の他の実験例によ
れば、炭素含有量0.30%以上の炭素鋼又は焼入
可能な、Cをベースとし、Mn、Cr、Si、Moそ
の他の成分のうちの1成分以上を適宜含んだ例
えば第1表〜第8表に化学組成を示したような
公知の規格の鋼材を素材として用いれば上記同
様150Kgf/mm2以上、鋼種或いは成分系によつ
ては220Kgf/mm2程度の高強度で加工性の優れ
た鋼材がえられることが判明している。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】 なお、第3表のMoは公知のごとくVあるい
はNbと置換えてもよい。 上記鋼材を冷間で塑性加工すると上述したよ
うな方法によつて得られた鋼材は高強度で、か
つ高加工性が付与されているので、例えばこれ
をコイルばねに例をとつていえば、従来の冷間
成形対象の線径のものより、直径において5〜
6割方太い大径のコイルばねを容易に冷間成形
可能である。すなわち、高強度で大径のコイル
ばねを公知の成形機をもつて容易に冷間成形す
ることが可能である。リーフスプリング等につ
いても同様である。 本発明によつて得られる冷間塑性加工物につい
て、弾性限を高めたい場合には、当該冷間加工物
をさらに300゜〜500℃で30〜60分再加熱するとい
う第二段階の焼戻しによつてそれが可能となるこ
とも判明している。すなわち本発明にかゝる鋼材
の冷間成形後、これを300゜〜500℃に加熱する第
二段階のいわゆる低温焼戻しにより当該加工物に
優れた耐クリープ性を付与し、きわめてヘタリの
少ない製品を製造することができることが確認さ
れている。換言すれば、上記(1)における急速加
熱、保持時間なしの急速冷却を特徴とする本発明
の焼戻し処理により、きわめて高い転位密度を維
持した鋼材が冷間成形による塑性加工をうけるこ
とによつて、更にその転位が増殖され、これに加
えて本発明の焼戻しで得られた高強度を低下させ
ない、本発明の焼戻温度より上限の低い300゜〜
500℃の温度範囲で30〜60分という一定時間一般
に行われている電気炉等での第二段階での焼戻し
を行うと転位と溶質原子や炭化物の間で固着現象
が生じて転位を動けなくし、いわゆる不動転位を
形成させることによつて一種の歪時効効果が得ら
れ、その結果、弾性限、降伏点およびリラクゼー
シヨン特性が向上し、又線材の冷間成形前の熱処
理の段階でのマルテンサイトの分解、炭化物の析
出、分布、形状等の焼戻し現象が前述のように十
分でなかつたものが安定化し、最終的には高強度
を維持しながら、高い耐クリープ性をもつた加工
物が製造できるものと推定される。 なお、上記第二段階の低温焼戻しにより、冷間
加工による残留応力の除去という一般的な効果が
付加されることはもちろんである。 本発明者は上記第二段階の安定化焼戻しによる
効果を確認するための実験も行つた。その実験結
果の一部を示すと第3図のとおりである。 実験例 2 (1) 実験条件 (1) 供試体 実験例1におけるものと同じ (2) 熱処理条件 実験例1における同一条件で熱処理を行な
つた。 (3) 熱処理した供試体の1部はねじりによる塑
性変形を加え(加工材)、1部はねじりによ
る塑性を加えず(非加工材)、両者に同一条
件(前述)の安定化焼戻し処理を施した。 (2) 実験結果 第3図に示すとおり、縦軸は引張荷重(P)
を、横軸はひずみ(ε)を示し、mは加工材
の、nは非加工剤の引張り荷重−ひずみ曲線を
示す。第3図から加工材は非加工材に比し弾性
限が上昇しており、耐クリープ性が高いことが
明白となつた。 本発明者は、因に安定化焼戻しを施した加工製
品の具体的な機械的性質と、従来の熱間成形によ
つて得た製品のそれとを比較するためコイルばね
を対象として次のような実験も行つてみた。 実験例 3 (1) 供試体 原材料 線 径 14mmφ 材 質 A:本発明を実施したもの
SAE1552 B:従来方法を実施したもの
SUP6 製造工程
【表】 ↓

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 焼入れ可能な鋼材を高周波誘導加熱等によつ
    て50℃/sec.以上の昇温速度で鋼材の鋼種によつ
    て定まる焼入温度に急速加熱後、焼入れを行な
    い、しかる後、50℃/sec.以上の昇温速度で300
    ゜〜600℃の温度範囲に同様手段で急速加熱し、
    当該鋼材を、上記加熱温度範囲内における所望の
    温度に達した時点で、保持時間をおくことなく、
    直ちに急冷して強度を150kgf/mm2以上とするこ
    とを特徴とする高抗張力で、かつ伸び、絞り等の
    きわめて高い加工性に富んだ冷間塑性加工用鋼材
    の製造方法。
JP10275378A 1978-04-28 1978-08-25 Workable steel product with high tensile strength, very high elongation, reduction of area, and so on for cold plastic working and manufacture thereof Granted JPS5531110A (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10275378A JPS5531110A (en) 1978-08-25 1978-08-25 Workable steel product with high tensile strength, very high elongation, reduction of area, and so on for cold plastic working and manufacture thereof
DE2917287A DE2917287C2 (de) 1978-04-28 1979-04-27 Verfahren zum Herstellen von Schraubenfedern, Torsionsstäben oder dergleichen aus Federstahldraht
FR7910943A FR2424324B1 (fr) 1978-04-28 1979-04-27 Acier pour faconnage plastique a froid et traitement thermique favorisant cette deformation
GB7914823A GB2023668B (en) 1978-04-28 1979-04-27 Steel for cold plastic working
US06/224,625 US4336081A (en) 1978-04-28 1981-01-12 Process of preparing steel coil spring
US06/368,847 US4407683A (en) 1978-04-28 1982-04-15 Steel for cold plastic working

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10275378A JPS5531110A (en) 1978-08-25 1978-08-25 Workable steel product with high tensile strength, very high elongation, reduction of area, and so on for cold plastic working and manufacture thereof

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Publication Number Publication Date
JPS5531110A JPS5531110A (en) 1980-03-05
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5996246A (ja) * 1982-11-22 1984-06-02 High Frequency Heattreat Co Ltd 超高強度冷間成形ばね用鋼線およびその製造方法

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JPS5531110A (en) 1980-03-05

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