(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．１〜２．０％（質量％の意味、化学成分について以下同じ）、Ｓｉ：０．１〜０．５％、Ｍｎ：０．０１〜３％、Ｃｒ：０．５〜３％を夫々含み、残部が鉄および不可避不純物からなる条鋼の製造方法であって、
熱間圧延を行う前に、加熱炉内にてビレットを維持し、水蒸気濃度Ｙが下記（１）式の関係を満足する濃度、酸素濃度が５．０体積％以下となる窒素雰囲気で、前記ビレット表面および内部を８００℃以上、９００℃以下で加熱し、次いで上記窒素雰囲気中にて、昇温速度：３℃／秒以上で、加熱炉からの抽出温度：９２５〜１１５０℃まで急速加熱を行うことを特徴とする条鋼の製造方法。
Ｙ（体積％）＞１１．０×ｌｎ（３．０×［Ｃｒ］）…（１）
但し、Ｙ：炉内雰囲気中の水蒸気濃度、［Ｃｒ］：条鋼中に含まれるＣｒの含有量（質量％）
【請求項２】
Ｃ：０．１〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜０．５％、Ｍｎ：０．０１〜３％、Ｃｒ：０．５〜３％を夫々含み、残部が鉄および不可避不純物からなる条鋼の製造方法であって、
熱間圧延を行う前に、加熱炉内にてビレットを維持し、水蒸気濃度Ｙが下記（１）式の関係を満足する濃度、酸素濃度が５．０体積％以下となる窒素雰囲気で、前記ビレットの表面温度が８００℃以上、９００℃以下となるように加熱し、その後再加熱せずに熱間圧延を行うことを特徴とする条鋼の製造方法。
Ｙ（体積％）＞１１．０×ｌｎ（３．０×［Ｃｒ］）…（１）
但し、Ｙ：炉内雰囲気中の水蒸気濃度、［Ｃｒ］：条鋼中に含まれるＣｒの含有量（質量％）
【請求項３】
条鋼が更に他の元素として、Ｍｏ：０．４％以下（０％を含まない）を含有するものである請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記条鋼は、軸受け鋼または機械構造用鋼として用いられるものである請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や各種産業機械等の分野で鋼部品として適用される条鋼を製造するための方法に関するものであり、特に条鋼表面の脱炭を抑制し、スケール剥離性にも優れた条鋼の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５に規定されるＳＵＪ２等の「高炭素クロム軸受鋼鋼材」や、ＪＩＳ  Ｇ  ４０５３に規定されるＳＣｒ４２０やＳＣＭ４３５等の「機械構造用合金鋼鋼材」が、自動車や各種産業機械等の種々の分野で用いられている鋼部品の素材として従来から使用されている。近年、これらの鋼部品に求められる表面品質は年々厳しいものとなってきている。こうした表面品質を決定する因子としては、脱炭層の深さとスケール剥離性が挙げられる。
【０００３】
上記の様な鋼部品は、鋼材（ビレット）を熱間圧延することによって、鋼線材や棒鋼等の条鋼にしたものから製造されるが、この熱間圧延前の加熱炉内において、炭素濃度が低下したいわゆる「脱炭層」や、スケールが形成されることになる。軸受け鋼や機械構造用鋼において脱炭層が形成されると、疲労特性や表面転動疲労特性が劣化するために、求められる特性に応じて脱炭層の深さ（以下、「全脱炭深さ」と呼ぶ）を一定以下に抑制する必要がある。近年の品質要求に対応するため、脱炭層の更なる抑制が必要になっている。
【０００４】
また、熱間圧延前の加熱炉内で形成されるスケールは、そのまま圧延すると鋼材に埋め込まれ、しわ疵等の疵の原因となるので、圧延前にスケール除去が行なわれるのであるが、このときのスケールの剥離性が悪いと、疵が深く、しかも多くなるので、良好なスケール剥離性が十分に確保されていることも重要な要求特性である。
【０００５】
例えば特許文献１では、熱間圧延前に所定温度に加熱する際に、加熱炉にて所望の温度よりも低い温度まで加熱し、次いで行うスケール除去の前または後で誘導加熱により短時間で圧延前の必要温度を確保することによって、密着性が高いスケールの形成を抑制して表面品質に優れた鋼材を得る方法が開示されている。
【０００６】
この技術では、脱炭の抑制とスケール剥離性の確保の両面を改善するという観点からなされたものであるが、Ｃｒを１％程度含むような機械構造用合金鋼や軸受け鋼においては、高温で加熱を行う場合、スケールと地鉄の界面のＣｒ濃度が高くなり、スケール剥離性が阻害されるため、近年の厳しい表面品質の要求に対して不十分な場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３３０９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこの様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、表面の脱炭を抑制すると共に、スケール剥離性にも優れた条鋼を製造するための有用な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成することのできた本発明の条鋼の方法とは、Ｃ：０．１〜２．０％（質量％の意味、化学成分について以下同じ）、Ｓｉ：０．１〜０．５％、Ｍｎ：０．０１〜３％、Ｃｒ：０．５〜３％を夫々含み、残部が鉄および不可避不純物からなる条鋼の製造方法であって、熱間圧延を行う前に、加熱炉内にてビレットを維持してビレット表面および内部を８００℃以上、９００℃以下に加熱した後、水蒸気濃度Ｙが下記（１）式の関係を満足する濃度、酸素濃度が５．０体積％以下となる窒素雰囲気に加熱炉内を調整し、昇温速度：３℃／秒以上で、加熱炉からの抽出温度：９２５〜１１５０℃まで急速加熱を行う点に要旨を有するものである。
Ｙ（体積％）＞１１．０×ｌｎ（３．０×［Ｃｒ］）…（１）
但し、Ｙ：炉内雰囲気中の水蒸気濃度、［Ｃｒ］：条鋼中に含まれるＣｒの含有量（質量％）
【００１０】
本発明の上記目的は、上記のような化学成分組成を有するビレットに対し、熱間圧延を行う前に、加熱炉内にて、ビレットの表面温度が８００℃以上、９００℃以下となるように加熱し、その後再加熱せずに熱間圧延を行うことによっても達成される。
【００１１】
本発明方法においては、条鋼が更に他の元素として、Ｍｏ：０．４％以下（０％を含まない）を含有するものであっても良く、これによって条鋼の特性が更に改善される。また本発明で対象とする条鋼は、軸受け鋼または機械構造用鋼として用いられるのに有用なものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明方法によれば、熱間圧延前の加熱条件（温度や雰囲気）を厳密に制御することによって、条鋼表面の脱炭を抑制すると共に、スケール剥離性にも優れた条鋼を製造することができ、このようにして得られる条鋼は、軸受け鋼または機械構造用鋼として極めて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例１における熱処理ヒートパターンを示すグラフである。
【図２】図２は、実施例１で鋼種Ａを用いたときの保持時間と全脱炭深さＤｍ−Ｔとの関係を示すグラフである。
【図３】図３は、実施例１で鋼種Ｂを用いたときの保持時間と全脱炭深さＤｍ−Ｔとの関係を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例１で鋼種Ｃを用いたときの保持時間と全脱炭深さＤｍ−Ｔとの関係を示すグラフである。
【図５】図５は、実施例１で鋼種Ｄを用いたときの保持時間と全脱炭深さＤｍ−Ｔとの関係を示すグラフである。
【図６】図６は、実施例２における熱処理ヒートパターンを示すグラフである。
【図７】図７は、実施例２で鋼種Ａを用いたときの昇温速度と全脱炭深さＤｍ−Ｔとの関係を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例２で鋼種Ｂを用いたときの昇温速度と全脱炭深さＤｍ−Ｔとの関係を示すグラフである。
【図９】図９は、実施例２で鋼種Ｃを用いたときの昇温速度と全脱炭深さＤｍ−Ｔとの関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、実施例２で鋼種Ｄを用いたときの昇温速度と全脱炭深さＤｍ−Ｔとの関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施例３での熱処理ヒートパターンを示すグラフである。
【図１２】図１２は、実施例３で鋼種Ａを用いたときの炉内雰囲気水蒸気濃度と残留スケール面積率との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、実施例３で鋼種Ｂを用いたときの炉内雰囲気水蒸気濃度と残留スケール面積率との関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、実施例３で鋼種Ｃを用いたときの炉内雰囲気水蒸気濃度と残留スケール面積率との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、実施例３で鋼種Ｅを用いたときの炉内雰囲気水蒸気濃度と残留スケール面積率との関係を示すグラフである。
【図１６】図１６は、実施例３で鋼種Ｆを用いたときの炉内雰囲気水蒸気濃度と残留スケール面積率との関係を示すグラフである。
【図１７】図１７は、実施例３で鋼種Ｇを用いたときの炉内雰囲気水蒸気濃度と残留スケール面積率との関係を示すグラフである。
【図１８】図１８は、実施例４における熱処理ヒートパターンを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者らは、表面の脱炭を抑制すると共に、スケール剥離性にも優れた条鋼の実現を目指して、様々な角度から検討した。熱間圧延によって鋼線材や棒鋼を得るためには、一定温度以上（概ね、８００℃以上）に加熱して鋼材を十分に軟化させる必要がある。この加熱の際に、鋼材表面から炭素が一酸化炭素ガスとして放出され、鋼材表層に炭素濃度が低下した層（脱炭層）が形成されることになる。
【００１５】
本発明者らは、特定の化学成分組成（後述する）の条鋼を製造する場合には、圧延前の加熱炉内において、鋼材表面温度が９２５℃以上では温度が上昇するに従い、急激に脱炭が進行し易くなることを見出した。これに対して、鋼材表面温度が９００℃以下とすれば脱炭が殆ど進行しないことが判明した。こうしたことから、鋼材を９００℃以下の温度で加熱し、その後再加熱せずに熱間圧延を行うようにすれば、製造される条鋼の全深さを所定厚みまで抑制できたのである。
【００１６】
尚、実操業においては、何らかの理由によって製造ラインを停止しなければならない場合があり、こうした場合には、ビレットが通常よりも長時間加熱炉内に置かれることになるが、鋼材表面温度を９００℃以下に制御することによって、こうした場合であっても脱炭を進行させずに済むことになる。
【００１７】
上記方法では、鋼材を９００℃以下の温度で加熱し、その後再加熱せずにそのまま熱間圧延を行うことを基本とするものであるが、ビレット表面層の高温酸化皮膜（スケール）を除去してから、熱間圧延を行うようにしても良い。このときの、スケール除去法としては、高圧水をビレット表面に吹き付けることによってスケールを除去する方法が一般的な方法として挙げられる。
【００１８】
また、得られる条鋼の直径（線材径や棒鋼径）や圧延速度、圧延設備の能力等の製造条件の制約によって、９００℃以下では鋼材が硬く、圧延できない場合もあり得る。こうした場合であっても、８００℃以上、９００℃以下で十分な時間保持することによって、脱炭層を生じさせることなくビレット内部まで十分加熱しておき、その後、圧延可能な抽出温度（加熱炉からの抽出温度）までの加熱を可能な限り短時間で行うことによって、脱炭を抑制できるのである。このときの抽出温度としては、９２５〜１１５０℃程度が想定されることになる。
【００１９】
つまり、本発明方法は、ビレット表面を一旦加熱した後、熱間圧延までに再加熱する場合も含むものであり、こうした場合には、一般的な加熱炉内雰囲気（例えば、窒素雰囲気）においては、８００℃以上、９００℃以下まで加熱した後、昇温速度を３℃／秒以上で急速加熱を行なうことによって、全脱炭深さ(後述する全脱炭深さＤｍ−Ｔ)を０．２０ｍｍ以下に制御することができる。このときの昇温速度は、好ましくは５℃／秒以上（より好ましくは１０℃／秒以上）であるが、基本的に、軸受け鋼や機械構造用合金鋼に求められる全脱炭深さは０．２０ｍｍ以下に制御すれば問題はない。
【００２０】
ところで、軸受け鋼や機械構造用合金鋼には、強度確保のためにＣｒが０．９〜１．６％程度含まれている。加熱炉内で形成されたスケールを圧延前に除去する必要があるが、スケールの除去が不十分であると、残留スケールが圧延の際に鋼材に埋め込まれ、表面品質を劣化させる。鋼材表層に生じるスケールの剥離性は、スケール内のＣｒ濃度が影響を与えるが、本発明者らは特に３０分以内の短時間加熱を行う場合には、加熱炉内の水蒸気濃度（炉内雰囲気水蒸気濃度）が低くなると、スケールと地鉄の界面におけるＣｒ濃度が高まり、スケール剥離性を阻害することを見出した。そこで、水蒸気濃度を所定量以上に調整することによって、スケールと地鉄界面のＣｒ濃度を抑制し、スケール剥離性を向上させることができる。
【００２１】
上記のようにＣｒ含有鋼の圧延前デスケーリング時のスケール剥離性は、形成されたスケールと地鉄の界面におけるＣｒ濃度の影響を受けることになる。本発明者らは、スケールと地鉄の界面のＣｒ濃度を１０％以下にすれば、スケール剥離性が概ね良好になることを知見した。また、本発明者らが実験によって確認したところ、スケールと地鉄の界面のＣｒ濃度（以下、［界面Ｃｒ］と記載する）は、条鋼（即ち、鋼材）のＣｒ含有量［Ｃｒ］や加熱炉内水蒸気濃度Ｙを用いて、下記のように表されることを知見した。
［界面Ｃｒ］＝３０×［Ｃｒ］×Ｅｘｐ（−０．０９１×Ｙ）
【００２２】
即ち、［界面Ｃｒ］は、鋼材のＣｒ含有量［Ｃｒ］に比例し、スケールが形成する加熱炉内雰囲気の水蒸気濃度の増加によって指数関数的に減少することになる。上記の式と、スケール剥離性が良好となる条件（［界面Ｃｒ］＜１０％）に基づき、それらの関係を整理すると、下記（１）式のように表されることになる。
Ｙ（体積％）＞１１．０×ｌｎ（３．０×［Ｃｒ］）…（１）
但し、Ｙ：炉内雰囲気中の水蒸気濃度、［Ｃｒ］：条鋼中に含まれるＣｒの含有量（質量％）
【００２３】
上記（１）式の条件を満足させるように熱炉内雰囲気の水蒸気濃度を調整することによって、良好なスケール剥離性が確保できるのであるが、形成されるスケールは雰囲気中の酸素濃度にも影響されることになる。この酸素濃度が高くなり過ぎると、スケール剥離性が悪化するので、５．０体積％以下に調整する必要がある。好ましくは２．０体積％以下（より好ましくは１．０体積％以下）である。
【００２４】
本発明で対象とする条鋼は、軸受け鋼や機械構造用鋼として用いられることを想定したものであるが、基本的な成分組成としては、Ｃ：０．１〜２％、Ｓｉ：０．１〜０．５％、Ｍｎ：０．０１〜３％、Ｃｒ：０．５〜３％を夫々含み、残部が鉄および不可避不純物からなるものである。これらの基本成分による作用効果は次の通りである。
【００２５】
［Ｃ：０．１〜２．０％］
Ｃは鋼材の強度を高めるのに必要な元素であり、そのためには０．１％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｃ含有量が過剰になると冷間加工性が低下するので２．０％以下とする必要がある。尚、Ｃ含有量の好ましい下限は０．２％以上（より好ましくは０．５％以上）であり、好ましい上限は１．５％以下（より好ましくは１．１％以下）である。
【００２６】
［Ｓｉ：０．１〜０．５％］
Ｓｉは鋼材の強度を確保する上で重要な元素であり、そのために最低限必要なＳｉ含有量として０．１％以上とする。しかしながら、Ｓｉ含有量が過剰になると延性を損なうので０．５％以下とする必要がある。尚、Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．１５％以上（より好ましくは０．２％以上）であり、好ましい上限は０．４％以下（より好ましく０．３５％以下）である。
【００２７】
［Ｍｎ：０．０１〜３％］
Ｍｎは鋼材の強度を確保する上で重要な元素であり、そのために最低限必要なＭｎ含有量として０．０１％以上とする。しかしながら、Ｍｎ含有量が過剰になると延性を損なうので３％以下とする必要がある。尚、Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．１％以上（より好ましくは０．２％以上）であり、好ましい上限は２．０％以下（より好ましくは１．０％以下）である。
【００２８】
［Ｃｒ：０．５〜３％］
Ｃｒは鋼材に強度を付与するために必要な元素であり、Ｃｒ含有量が０．５％未満では鋼部品の強度が不足することになる。しかしながら、Ｃｒ含有量が多くなり過ぎると、延性を損なうので、３％以下とする必要がある。尚、Ｃｒ含有量の好ましい下限は０．８％以上（より好ましくは０．９％以上）であり、好ましい上限は２．０％以下（より好ましくは１．７％以下）である。
【００２９】
本発明で規定する含有元素は上記の通りであって、残部は鉄および不可避不純物であり、該不可避不純物（例えば、Ｓ，Ｐ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｏ，Ｎ等）として、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素の混入が許容され得る。また、これらの不純物のうち、Ｓ、ＣｕおよびＮｉについては、下記のように抑制することが好ましい。また、鋼材の強度を高めるという観点から、所定量のＭｏを含有させることも有用である。
【００３０】
［Ｓ：０．０５％以下（０％を含まない）］
Ｓは硫化物系介在物ＭｎＳを形成し、これが鋼材の熱間圧延時に偏析することによって、鋼材を脆化させるので、できるだけ抑制することが好ましい。こうした観点から、Ｓ含有量は０．０５％以下とすることが好ましい。Ｓ含有量は、より好ましくは０．０２５％以下であり、更に好ましくは０．０１５％以下であるが、量産工程で製造する観点からは、０％とすることは困難である。
【００３１】
［Ｃｕ：０．３％以下（０％を含まない）］
Ｃｕは、１３５６Ｋで液相となり、熱間圧延での変形中にオーステナイト結晶粒界に侵入し、表面割れを発生させるため、できるだけ低減することが好ましい。こうした観点から、Ｃｕ含有量は０．３％以下とすることが好ましい。Ｃｕ含有量はより好ましくは０．１％以下であり、更に好ましくは０．０１％以下である。
【００３２】
［Ｎｉ：０．３％以下（０％を含まない）］
Ｎｉは鋼材表面に不均一に濃化し、スケール表面の凹凸を大きくしてスケール剥離性を悪化させるため、０．３％以下に抑制することが好ましい。Ｎｉ含有量は、より好ましくは０．２％以下であり、更に好ましくは０．０５％以下である。
【００３３】
［Ｍｏ：０．４％以下（０％を含まない）］
Ｍｏは、鋼材の強度を向上させる上で有用な元素である。しかしながら、過剰に含有すると鋼材の延性を劣化させるので、０．４％以下とすることが好ましい。上記効果を発揮させるためには、Ｍｏ含有量は０．１０％以上（より好ましくは０．１５％以上）とすることが好ましい。Ｍｏ含有量のより好ましい上限は０．３５％以下（更に好ましくは０．３０％以下）である。
【００３４】
本発明で対象とする条鋼は、所定の部品形状にされた後、焼入れ・焼戻しされて軸受部品や機械構造用部品に製造されるものであるが、条鋼段階の形状についてはこうした製造に適用できるような線状・棒状のいずれも含むものであり、そのサイズも、最終製品に応じて適宜決めることができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することは勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００３６】
［実施例１］
下記表１に示す各種化学成分組成（鋼種Ａ〜Ｄ）のビレットを溶製した。このビレットから、サイズ８ｍｍφ×１２ｍｍＬに切削加工、表面研磨し、表層に脱炭層の無いサンプルを作製した。
【００３７】
【表１】
0005491968.tif 000002
【００３８】
上記で得られた各サンプルに対して、図１に示すヒートパターン、および下記の条件による熱処理（加熱炉内での熱処理）を実施した。このときの加熱炉内雰囲気は、Ｎ2−１％Ｏ2−１８％Ｈ2Ｏとした。尚、温度（表面温度）は、炉内設置の熱電対（予め別の熱電対によって試験片表面温度に較正した）で管理した。
［加熱炉内条件］
保持温度Ｔ１：８５０〜９５０℃
保持時間ｔ１：５〜１２０分
【００３９】
熱処理後のサンプルの断面の顕微鏡観察を行い、全脱炭深さＤｍ−Ｔを測定した（ＪＩＳ  Ｇ  ０５５８に準拠）。上記各鋼種について、各条件にて熱処理を行い、熱処理条件と全脱炭深さＤｍ−Ｔの関係を下記表２に示す。このときの全脱炭深さＤｍ−Ｔの合格基準は０．２０ｍｍ以下である。また、この結果に基づいて、鋼種Ａ〜Ｄの夫々を用いたときの保持時間と全脱炭深さＤｍ−Ｔとの関係を図２〜５の夫々に示す。
【００４０】
【表２】
0005491968.tif 000003
【００４１】
これらの結果から、次のように考察することができる。即ち、保持温度Ｔ１が９００℃以下であれば、どの鋼種を用いても加熱時間（保持時間ｔ１）が１２０分になっても全脱炭深さＤｍ−Ｔが０．２０ｍｍ以下に抑えられるが、保持温度Ｔ１が９２５℃以上では、加熱温度が３０分を超えると全脱炭深さＤｍ−Ｔが０．２０ｍｍを超えていることが分かる。
【００４２】
［実施例２］
前記表１に示した各種化学成分組成（鋼種Ａ〜Ｄ）のビレットを溶製した。このビレットから、サイズ８ｍｍφ×１２ｍｍＬに切削加工、表面研磨し、表層に脱炭層の無いサンプルを作製した。
【００４３】
上記で得られた各サンプルに対して、図６に示すヒートパターン、および下記の条件による熱処理（加熱炉内での熱処理）を実施した。このときの加熱炉内雰囲気は、Ｎ2−１％Ｏ2−１８％Ｈ2Ｏとした。
［加熱炉内条件］
保持温度Ｔ１：８５０〜９５０℃
昇温速度Ｖ（加熱炉保持温度Ｔ１から抽出温度Ｔ２までの昇温速度）：１〜５℃／秒
保持時間ｔ１：１２０分
抽出温度Ｔ２：１１２５〜１２００℃
【００４４】
熱処理後のサンプルの断面の顕微鏡観察を行い、実施例１と同様に全脱炭深さＤｍ−Ｔを測定した。上記各鋼種について、各条件にて熱処理を行い、熱処理条件と全脱炭深さＤｍ−Ｔの関係を下記表３、４に示す。また、この結果に基づいて、鋼種Ａ〜Ｄの夫々を用いたときの昇温速度と全脱炭深さＤｍ−Ｔとの関係を図７〜１０の夫々に示す。
【００４５】
【表３】
0005491968.tif 000004
【００４６】
【表４】
0005491968.tif 000005
【００４７】
これらの結果から、次のように考察することができる。即ち、保持温度Ｔ１が９００℃以下で、昇温速度Ｖが３℃／秒以上、且つ抽出温度Ｔ２が１１５０℃以下であれば、どの鋼種を用いても全脱炭深さＤｍ−Ｔが０．２０ｍｍ以下に抑えられることが分かる（脱炭抑制「○」）。これに対して、保持温度Ｔ１が９２５℃以上、または昇温速度Ｖが１℃／秒以下、或は抽出温度Ｔ２が１１７５℃以上では、全脱炭深さＤｍ−Ｔが０．２０ｍｍを超えることがあることが分かる（脱炭抑制「×」）。また、本発明で規定する条件を満たしていれば、保持時間ｔ１を１２０分としても全脱炭深さＤｍ−Ｔに問題が生じないことが分かる。
【００４８】
［実施例３］
下記表５に示す各種化学成分組成（鋼種Ａ〜Ｃ、Ｅ〜Ｇ）のビレットを溶製した（このうち、鋼種Ａ〜Ｃについては、表１と同じ）。このビレットから、サイズ８ｍｍφ×１２ｍｍＬに切削加工、表面研磨し、表層に脱炭層の無いサンプルを作製した。
【００４９】
【表５】
0005491968.tif 000006
【００５０】
上記で得られた各サンプルに対して、図１１に示すヒートパターン、および下記の条件による熱処理（加熱炉内での熱処理）を実施した。このときの加熱炉内雰囲気は、Ｎ2−１％Ｏ2−［Ｙ］％Ｈ2Ｏ（２≦Ｙ≦２５）とした。
［加熱炉内条件］
保持温度Ｔ１：９００℃
昇温速度Ｖ（加熱炉保持温度Ｔ１から抽出温度Ｔ２までの昇温速度）：５℃／秒
保持時間ｔ１：１２０分
抽出温度Ｔ２：１０５０℃
【００５１】
熱処理後のサンプルに対して、圧縮試験（試験片形状：８ｍｍφ×１２ｍｍＬ、圧縮率：５０％、圧縮温度：１０００℃、圧縮速度：１０ｍｍ／秒）を行い、圧縮試験後の残留スケール面積率よってスケール剥離性を評価した。
【００５２】
このとき残留スケール面積率は、写真撮影と画像解析によって求め（剥離部分は色が異なる）、この残留スケール面積率が５０％未満のときをスケール剥離性良好（スケール剥離性「○」で表示）、残留スケール面積率が５０％以上のときをスケール剥離性不良（スケール剥離性「×」で表示）と評価した。
【００５３】
これらの結果を、条鋼中のＣｒ含有量［Ｃｒ］、炉内雰囲気水蒸気濃度Ｙ、Ｚ（＝１１．０×ｌｎ（３．０×［Ｃｒ］））、およびＹとＺの大小関係（判定）と共に、下記表６に示す。また、この結果に基づいて、鋼種Ａ〜Ｃ、Ｅ〜Ｇの夫々を用いたときの炉内雰囲気水蒸気濃度と残留スケール面積率との関係を図１２〜１７の夫々に示す。
【００５４】
【表６】
0005491968.tif 000007
【００５５】
この結果から、次のように考察できる。即ち、いずれの鋼種を用いた場合であっても、炉内雰囲気水蒸気濃度が増加するに従って、スケール剥離性は改善され、Ｙ＞Ｚの関係を満たすときには、スケール剥離性が良好（評価「○」）となっていることが分かる。従って、Ｙ＞Ｚの関係を満たすだけの水蒸気を炉内雰囲気に加えることによって、良好なスケール剥離性を確保できることになる。また、条鋼中のＣｒ含有量に応じて、一定以上の水蒸気濃度を確保することによって、スケール剥離性が改善できることが分かる。例えば、鋼材のＣｒ含有量が１．５％であれば、炉内水蒸気濃度は１６．５％以上必要となる。
【００５６】
［実施例４］
前記表５に示した各種化学成分組成（鋼種Ａ〜Ｃ、Ｅ〜Ｇ）のビレットを溶製した。このビレットから、サイズ８ｍｍφ×１２ｍｍＬに切削加工、表面研磨し、表層に脱炭層の無いサンプルを作製した。
【００５７】
上記で得られた各サンプルに対して、図１８に示すヒートパターン、および下記の条件による熱処理（加熱炉内での熱処理）を実施した。このときの加熱炉内雰囲気は、Ｎ2−１％Ｏ2−［Ｙ］％Ｈ2Ｏ（２≦Ｙ≦２５）とした。
［加熱炉内条件］
保持温度Ｔ１：８２５℃または９００℃
昇温速度Ｖ：３℃／秒または１０℃／秒、
保持時間ｔ１：１２０分
抽出温度Ｔ２：９５０℃、１１５０℃
【００５８】
熱処理後のサンプルに対して、実施例１、２と同様にして全脱炭深さＤｍ−Ｔを測定すると共に、実施例３と同様にして残留スケール面積率およびスケール剥離性を評価した。
【００５９】
これらの結果を、条鋼中のＣｒ含有量［Ｃｒ］、Ｚ（＝１１．０×ｌｎ（３．０×［Ｃｒ］））、保持温度Ｔ１、昇温速度Ｖ、抽出温度Ｔ２、炉内雰囲気水蒸気濃度Ｙ、およびＹとＺの大小関係（判定）と共に、下記表７〜９に示す。
【００６０】
【表７】
0005491968.tif 000008
【００６１】
【表８】
0005491968.tif 000009
【００６２】
【表９】
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【００６３】
この結果から、次のように考察できる。即ち、いずれの鋼種を用いた場合であっても、炉内雰囲気水蒸気濃度が増加するに従って、スケール剥離性は改善され、Ｙ＞Ｚの関係を満たすときには、スケール剥離性が良好（評価「○」）となっていることが分かる。従って、Ｙ＞Ｚの関係を満たすだけの水蒸気を炉内雰囲気に加えることによって、良好なスケール剥離性を確保できることになる。また、鋼材中のＣｒ含有量に応じて、一定以上の水蒸気濃度を確保することによって、スケール剥離性が改善できることが分かる。本発明で規定する要件を満足する限り、全ての条件において、全脱炭深さＤｍ−Ｔを０．２０ｍｍ以下に抑制できる（脱炭抑制「○」）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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