(57)【要約】【課題】各種部品の素材として一般的に用いられているＪＩＳ  Ｇ４８０５で規定されている高炭素クロム軸受鋼鋼材よりもＣｒ量を低減した鋼材（具体的には、Ｃｒを０．９％未満に低減した鋼材）を加熱して球状化焼鈍して冷間鍛造用鋼を製造する場合であって、球状化焼鈍加熱時に温度分布が生じて高温部と低温部が生じても、いずれの部においても良好な球状化組織を形成でき、冷間鍛造性に優れた冷間鍛造用鋼を製造できる方法を提供する。【解決手段】Ｃ：０．７〜１．５％、Ｃｒ：０．９％未満（０％を含まない）を含有し、パーライト組織の平均ラメラ間隔が１３０ｎｍ以下である鋼材を加熱して球状化焼鈍し、冷間鍛造用鋼を製造する方法であって、球状化焼鈍加熱時に生じる温度分布によって鋼材中最も低温の加熱となる部分が所定の球状化焼鈍条件に適合する様に、かつ最も高温の加熱となる部分の加熱温度がＡ1点＋２５℃超となる様に第１の球状化焼鈍を行った後、前記第１の球状化焼鈍で最も高温の加熱になっていた部分が所定の球状化焼鈍条件に適合する様に第２の球状化焼鈍を行う。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ  ：０．７〜１．５％（質量％の意味。以下同じ。）、
Ｃｒ：０．９％未満（０％を含まない）を含有し、
パーライト組織の平均ラメラ間隔が１３０ｎｍ以下である鋼材を加熱して球状化焼鈍し、冷間鍛造用鋼を製造する方法であって、
球状化焼鈍加熱時に生じる温度分布によって鋼材中最も低温の加熱となる部分が下記の球状化焼鈍条件に適合する様に、かつ最も高温の加熱となる部分の加熱温度がＡ1点＋２５℃超となる様に第１の球状化焼鈍を行った後、
前記第１の球状化焼鈍で最も高温の加熱になっていた部分が下記の球状化焼鈍条件に適合する様に第２の球状化焼鈍を行うことを特徴とする冷間鍛造用鋼の製造方法。
球状化焼鈍条件：Ａ1点＋５℃〜Ａ1点＋２５℃の温度域で６０〜３６０分間保持した後、冷却し、Ａ1点−１０℃からＡ1点−３０℃までの温度域は平均冷却速度１０℃／時間以下で徐冷する。
【請求項２】
Ｃ  ：０．７〜１．５％、
Ｃｒ：０．９％未満（０％を含まない）を含有し、
パーライト組織の平均ラメラ間隔が１３０ｎｍ以下である複数の鋼材を同一の炉で加熱して球状化焼鈍し、冷間鍛造用鋼を製造する方法であって、
球状化焼鈍加熱時に生じる炉内の温度分布によって最も低温の加熱温度となる部分の鋼材が下記の球状化焼鈍条件に適合する様に、かつ最も高温の加熱温度となる部分の鋼材の加熱温度がＡ1点＋２５℃超となる様に第１の球状化焼鈍を行った後、
前記第１の球状化焼鈍で最も高温の加熱になっていた部分の鋼材が下記の球状化焼鈍条件に適合する様に第２の球状化焼鈍を行うことを特徴とする冷間鍛造用鋼の製造方法。
球状化焼鈍条件：Ａ1点＋５℃〜Ａ1点＋２５℃の温度域で６０〜３６０分間保持した後、冷却し、Ａ1点−１０℃からＡ1点−３０℃までの温度域は平均冷却速度１０℃／時間以下で徐冷する。
【請求項３】
前記第１の球状化焼鈍で最も低温の加熱となっていた部分が前記第２の球状化焼鈍のために加熱される時の加熱温度は、Ａ1点＋５℃未満である請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記鋼材として、Ｓｉ：０．００１〜０．７％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ａｌ：０．００１〜０．１％を更に含有し、残部が鉄および不可避不純物であるものを用いる請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
前記不可避不純物として、Ｐ：０．０５％以下（０％を含まない）、Ｓ：０．００１〜０．０５％、Ｎ：０．０１５％以下（０％を含まない）を含む請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
前記鋼材が更に、
Ｃｕ：０．２５％以下（０％を含まない）、
Ｎｉ：０．２５％以下（０％を含まない）、
Ｍｏ：０．２５％以下（０％を含まない）および
Ｂ  ：０．０１％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも１種を含む請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
前記鋼材が更に、
Ｔｉ：０．２％以下（０％を含まない）、
Ｎｂ：０．２％以下（０％を含まない）および
Ｖ  ：０．５％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも１種を含む請求項１〜６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、自動車用部品や軸受け、建設機械用部品等の各種部品の製造に用いられる冷間鍛造用鋼を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用部品や軸受け、建設機械用部品等の各種部品は、通常、熱間圧延材を冷間鍛造し、その後、切削加工などを施して所定の形状に成形した後、焼入れ焼戻し処理を行って最終的な強度調整が行われて製造される。熱間圧延材の冷間鍛造性は、鋼材中に存在している炭化物の形状に影響を受け、棒状の炭化物が存在していると、それらが割れの起点となり、冷間鍛造性が悪くなる。そこで熱間圧延材を冷間鍛造するにあたっては、熱間圧延材の冷間鍛造性を良好にするために炭化物を球状化するための熱処理（球状化焼鈍）が施される。
【０００３】
球状化焼鈍方法としては、例えば、特許文献１、２の技術が知られている。これらのうち特許文献１には、鋼材に下記の各素過程（１）および（２）を単独でまたは組み合わせて１回もしくは２回以上行うことによって、２０時間以上要していた鋼の球状化焼鈍処理を１時間程度に短縮する技術が開示されている。
【０００４】
素過程（１）：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
素過程（２）：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または当該温度域内の温度に保持すること。
【０００５】
上記特許文献１には、球状化焼鈍は、コイル状とした鋼材を焼鈍炉に装入してバッチ式で熱処理を施すか、コイル状のまま焼鈍炉の炉内を連続移動させてその間に熱処理を施して行われることが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２にはＣ：０．４０〜０．８０重量％、Ｃｒ：０．８０重量％以下を含有する軸受用鋼材について、下記（１）〜（３）の処理の後、（４）〜（５）の処理を１回以上繰り返し、その後冷却する球状化焼鈍方法が開示されている。
（１）Ａ3点以上に加熱保持後急速冷却を行う。
（２）Ａ3点＋（５〜３０）℃の温度範囲に再加熱保持する。
（３）Ａ1点−（５〜３０）℃の温度範囲で保持する。
（４）（Ａ1点＋５）〜（Ａ3点＋３０）℃の温度範囲で保持する。
（５）Ａ1点−（５〜３０）℃の温度範囲で保持する。
【０００７】
この特許文献２には、Ｃｒ含有量の少ない軸受用鋼では、Ｃｒによる球状炭化物の安定化効果が小さいため、炭化物は球状化しにくく、球状化焼鈍条件が不適切であれば、棒状あるいは粗大炭化物が形成され、冷間鍛造性が低下することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２４６０４０号公報
【特許文献２】特開平４−３６２１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記各種部品の素材としては、ＪＩＳ  Ｇ４８０５で規定されている高炭素クロム軸受鋼鋼材が通常用いられている。この高炭素クロム軸受鋼鋼材は、ＳＵＪ１、ＳＵＪ３、ＳＵＪ５ではＣｒを０．９０〜１．２０％、ＳＵＪ２、ＳＵＪ４ではＣｒを１．３０〜１．６０％含有している。しかし近年、Ｃｒの価格が上昇しているため、低コスト化の観点から、Ｃｒの使用量を低減することが望まれている。ところが上記特許文献２で指摘されているように、Ｃｒ量を低減すると、炭化物を充分に球状化できないことがあり、冷間鍛造性が低下する。
【００１０】
特に球状化焼鈍をバッチ式で行う際には、生産性を高めるため、コイル状の鋼材を焼鈍炉に複数装入することがある。しかしＳＴＣ炉などのバッチ式の炉で鋼材を同時に大量に熱処理すると、球状化焼鈍加熱時に炉内に温度分布が生じる。Ｃｒを低減した鋼材は球状化焼鈍が難しく、特に炉内に温度分布がある場合には、焼鈍炉内に装入した全ての鋼材を良好な球状化組織とすることは極めて困難である。
【００１１】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、各種部品の素材として一般的に用いられているＪＩＳ  Ｇ４８０５で規定されている高炭素クロム軸受鋼鋼材よりもＣｒ量を低減した鋼材（具体的には、Ｃｒを０．９％未満に低減した鋼材）を加熱して球状化焼鈍して冷間鍛造用鋼を製造する場合であって、球状化焼鈍加熱時に温度分布が生じて高温部と低温部が生じても、いずれの部においても良好な球状化組織を形成でき、冷間鍛造性に優れた冷間鍛造用鋼を製造できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため鋭意検討を重ねてきた結果、Ｃｒを０．９％未満に低減した鋼材を適切に球状化焼鈍するには、該鋼材のパーライト組織の平均ラメラ間隔を１３０ｎｍ以下にした上で、Ａ1点＋５℃〜Ａ1点＋２５℃の温度域で６０〜３６０分間保持した後、冷却し、Ａ1点−１０℃からＡ1点−３０℃までの温度域は平均冷却速度１０℃／時間以下で徐冷するという条件で球状化焼鈍を行えばよいことを見出した。また、この球状化焼鈍を行う際には、球状化焼鈍加熱時に生じる温度分布によって鋼材中最も低温の加熱となる部分（最低温部）と、最も高温の加熱となる部分（最高温部）とが生じるため、まず最高温部が前記条件となる様に最低温部と最高温部の焼鈍を行った後、最低温部が前記条件となる様に最低温部と最高温部の焼鈍を行えばよいことを見出し、本発明を完成した。
【００１３】
即ち、上記課題を解決することのできた本発明に係る冷間鍛造用鋼の製造方法とは、Ｃ：０．７〜１．５％（質量％の意味。以下同じ。）、Ｃｒ：０．９％未満（０％を含まない）を含有し、パーライト組織の平均ラメラ間隔が１３０ｎｍ以下である鋼材を加熱して球状化焼鈍し、冷間鍛造用鋼を製造する方法であって、球状化焼鈍加熱時に生じる温度分布によって鋼材中最も低温の加熱となる部分が下記の球状化焼鈍条件に適合する様に、かつ最も高温の加熱となる部分の加熱温度がＡ1点＋２５℃超となる様に第１の球状化焼鈍を行った後、前記第１の球状化焼鈍で最も高温の加熱になっていた部分が下記の球状化焼鈍条件に適合する様に第２の球状化焼鈍を行う点に要旨を有している。
【００１４】
上記課題は、具体的には、Ｃ：０．７〜１．５％、Ｃｒ：０．９％未満（０％を含まない）を含有し、パーライト組織の平均ラメラ間隔が１３０ｎｍ以下である複数の鋼材を同一の炉で加熱して球状化焼鈍し、冷間鍛造用鋼を製造するにあたり、球状化焼鈍加熱時に生じる炉内の温度分布によって最も低温の加熱温度となる部分の鋼材が下記の球状化焼鈍条件に適合する様に、かつ最も高温の加熱温度となる部分の鋼材の加熱温度がＡ1点＋２５℃超となる様に第１の球状化焼鈍を行った後、前記第１の球状化焼鈍で最も高温の加熱になっていた部分の鋼材が下記の球状化焼鈍条件に適合する様に第２の球状化焼鈍を行うことによって達成できる。
球状化焼鈍条件：Ａ1点＋５℃〜Ａ1点＋２５℃の温度域で６０〜３６０分間保持した後、冷却し、Ａ1点−１０℃からＡ1点−３０℃までの温度域は平均冷却速度１０℃／時間以下で徐冷する。
【００１５】
前記第１の球状化焼鈍で最も低温の加熱となっていた部分が前記第２の球状化焼鈍のために加熱される時の加熱温度は、Ａ1点＋５℃未満であればよい。
【００１６】
前記鋼材としては、Ｓｉ：０．００１〜０．７％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ａｌ：０．００１〜０．１％を更に含有し、残部が鉄および不可避不純物であるものを用いることができる。前記不可避不純物としては、Ｐ：０．０５％以下（０％を含まない）、Ｓ：０．００１〜０．０５％、Ｎ：０．０１５％以下（０％を含まない）を含むものを用いることができる。
【００１７】
前記鋼材は更に、
（１）Ｃｕ：０．２５％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：０．２５％以下（０％を含まない）、Ｍｏ：０．２５％以下（０％を含まない）およびＢ：０．０１％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも１種の元素や、
（２）Ｔｉ：０．２％以下（０％を含まない）、Ｎｂ：０．２％以下（０％を含まない）およびＶ：０．５％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも１種の元素、
を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、球状化焼鈍加熱時に生じる温度分布に着目し、この温度分布によって鋼材中最も低温の加熱となる部分を第１の球状化焼鈍した後、この第１の球状化焼鈍で最も高温の加熱になっていた部分を第２の球状化焼鈍しているため、Ｃｒを０．９％未満に低減した鋼材を球状化焼鈍する場合であって、焼鈍時に温度分布が生じる場合であっても、鋼材全体を良好な球状化組織とすることができる。その結果、冷間鍛造性に優れた鋼材を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明はＣを０．７〜１．５％、Ｃｒを０．９％未満（０％を含まない）含有する鋼材の球状化焼鈍方法に関する。ＣとＣｒに着目して冷間鍛造用鋼の球状化焼鈍方法を設計したのは、以下の理由による。
【００２０】
Ｃは、鋼材の強度（即ち、最終製品の強度）を確保するために必要な元素であり、冷間鍛造性に重要な影響を及ぼす。また炭化物を生じるため、球状化焼鈍方法の設計に当たっては必ず考慮しなければならない。本発明はＣを０．７％以上含有する鋼材を対象とした。Ｃ量は、好ましくは０．８％以上である。しかしＣを過剰に含有すると、強度が高くなり過ぎて冷間鍛造性が悪くなる。従ってＣ量は、１．５％以下とする。Ｃ量は、好ましくは１．２％以下である。
【００２１】
Ｃｒは球状化の難しさに影響を与える元素である。本発明ではこのＣｒを０．９％未満に低減した場合でも、確実に球状化できることを目的として球状化焼鈍方法を設計するものであり、Ｃｒ量の特定は必須である。本発明によればＣｒが０．８％以下、又は０．６％以下、更には０．３％以下であっても確実に球状化が可能である。なおＣｒは、鋼材の焼入れ性を向上させ、最終製品の強度を高めるのに作用する元素である為、０．９％未満を満足する範囲で多く含有していてもよい。Ｃｒ量は、例えば、０．０１％以上、好ましくは０．０５％以上、さらに好ましくは０．１％以上であってもよい。
【００２２】
本発明の焼鈍方法の設計にあたって考慮すべきは上述したＣ量及びＣｒ量であるが、実際に本発明の焼鈍方法に使用する鋼材は、通常、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌを下記の範囲で更に含有する。また残部は特に限定されないが、鉄および不可避不純物であってもよい。Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌの添加量及びその添加理由は以下の通りである。
【００２３】
［Ｓｉ：０．００１〜０．７％］
Ｓｉは、脱酸元素として、および固溶体硬化による最終製品の強度を増加させるために含有させることが好ましい元素である。Ｓｉ量は、０．００１％以上含有させることが好ましく、より好ましくは０．０５％以上、更に好ましくは０．１％以上、特に好ましくは０．２％以上である。しかしＳｉ量が０．７％を超えると、過度に強度が上昇して冷間鍛造性を劣化させることがある。従ってＳｉ量は、０．７％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．６０％以下、更に好ましくは０．５０％以下である。
【００２４】
［Ｍｎ：０．１〜２．０％］
Ｍｎは、焼入れ性を向上し、最終製品の強度を増加させるのに有効に作用する元素である。こうした作用を有効に発揮させるには、０．１％以上含有させることが好ましく、より好ましくは０．３％以上、更に好ましくは０．５０％以上である。しかし過剰に含有すると強度が過度に上昇して冷間鍛造性が劣化することがある。従ってＭｎ量は、２．０％以下とすることが好ましく、より好ましくは１．５％以下、更に好ましくは１．２％以下、特に好ましくは１．０％以下である。
【００２５】
［Ａｌ：０．００１〜０．１％］
Ａｌは、脱酸元素として作用すると共に、鋼材中に存在する固溶ＮをＡｌＮとして固定し、冷間鍛造性を向上させる元素である。こうした作用を有効に発揮させるには、Ａｌ量は０．００１％以上とすることが好ましく、より好ましくは０．００５％以上、更に好ましくは０．０１％以上である。しかしＡｌ量が過剰になると、鋼材中にＡｌ2Ｏ3が過剰に生成し、冷間鍛造性が劣化することがある。従ってＡｌ量は、０．１％以下であることが好ましく、より好ましくは０．０８％以下、更に好ましくは０．０５％以下である。
【００２６】
上記不可避不純物としては、Ｐ、ＳおよびＮを次の範囲で含有していてもよい。
【００２７】
［Ｐ：０．０５％以下（０％を含まない）］
Ｐは、鋼材中に不可避的に含まれる元素であり、粒界偏析を起こすと延性劣化の原因となる。従ってＰ量は、０．０５％以下であることが好ましく、より好ましくは０．０４％以下、更に好ましくは０．０３％以下である。
【００２８】
［Ｓ：０．００１〜０．０５％］
Ｓは、鋼材中に不可避的に含まれる元素であるが、鋼材の被削性を向上させるのに作用する。従ってＳ量は、０．００１％以上であることが好ましく、より好ましくは０．００２％以上、更に好ましくは０．００３％以上である。しかし過剰に含有すると、Ｓは、鋼材中にＭｎＳとして存在し、延性を劣化させて冷間鍛造性を悪化させることがある。従ってＳ量は、０．０５％以下であることが好ましく、より好ましくは０．０４％以下、更に好ましくは０．０３％以下である。
【００２９】
［Ｎ：０．０１５％以下（０％を含まない）］
Ｎは、鋼材中に不可避的に含まれる元素であり、鋼材中に固溶Ｎとして存在すると、歪み時効による硬度上昇および延性低下を招き、冷間鍛造性を劣化させることがある。従ってＮ量は、０．０１５％以下であることが好ましく、より好ましくは０．０１３％以下、更に好ましくは０．０１％以下である。
【００３０】
上記鋼材は更に、（１）Ｃｕ、Ｎｉ、ＭｏおよびＢよりなる群から選択される少なくとも１種の元素、（２）Ｔｉ、ＮｂおよびＶよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含んでもよい。
【００３１】
［（１）Ｃｕ：０．２５％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：０．２５％以下（０％を含まない）、Ｍｏ：０．２５％以下（０％を含まない）、およびＢ：０．０１％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも１種］
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、およびＢは、いずれも鋼材の焼入れ性を向上させて最終製品の強度を高めるのに有効に作用する元素であり、これらの元素は単独で、または２種以上含有させることが好ましい。こうした作用を有効に発揮させるには、Ｃｕは０．０１％以上、Ｎｉは０．０１％以上、Ｍｏは０．０１％以上、Ｂは０．００１％以上含有させることが好ましく、より好ましくは、Ｃｕは０．０３％以上、Ｎｉは０．０３％以上、Ｍｏは０．０３％以上、Ｂは０．００１５％以上である。しかし過剰に含有すると、強度が高くなり過ぎて、冷間鍛造性が劣化することがある。従ってＣｕは０．２５％以下、Ｎｉは０．２５％以下、Ｍｏは０．２５％以下、Ｂは０．０１％以下であることが好ましく、より好ましくは、Ｃｕは０．１５％以下、Ｎｉは０．１５％以下、Ｍｏは０．２％以下、Ｂは０．００８％以下である。
【００３２】
［（２）Ｔｉ：０．２％以下（０％を含まない）、Ｎｂ：０．２％以下（０％を含まない）、およびＶ：０．５％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも１種］
Ｔｉ、Ｎｂ、およびＶは、鋼材中に存在するＮと結合して窒化物を形成し、固溶Ｎを低減することにより、変形抵抗を低下させて冷間鍛造性を向上させる元素であり、これらの元素は単独で、または２種以上を含有させることが好ましい。こうした作用を有効に発揮させるには、Ｔｉは０．０２％以上、Ｎｂは０．０２％以上、Ｖは０．０５％以上含有させることが好ましく、より好ましくは、Ｔｉは０．０４％以上、Ｎｂは０．０５％以上、Ｖは０．０８％以上である。しかし過剰に含有すると、形成される窒化物が変形抵抗を高め、冷間鍛造性を劣化させることがある。従ってＴｉは０．２％以下、Ｎｂは０．２％以下、Ｖは０．５％以下であることが好ましく、より好ましくは、Ｔｉは０．１％以下、Ｎｂは０．１％以下、Ｖは０．２５％以下である。
【００３３】
本発明は、球状化焼鈍が困難な上記低Ｃｒ鋼材を対象にして適切な球状化焼鈍方法を設計し、もって高温部と低温部のいずれにおいても良好な球状化組織を形成し、冷間鍛造性を確保するものである。本発明の球状化焼鈍方法を適用するに当たっては、球状化焼鈍前に上記鋼材のパーライト組織の平均ラメラ間隔を１３０ｎｍ以下にしておくことが重要である。パーライト組織の平均ラメラ間隔が１３０ｎｍを超えると、棒状の炭化物が多く生成し、本発明で規定する後述の球状化焼鈍条件で熱処理を行っても、この棒状の炭化物は充分に分解固溶せず、球状化焼鈍後も、棒状のまま残存する。棒状の炭化物は割れの起点となり、冷間鍛造性が悪くなる。従って本発明ではパーライト組織の平均ラメラ間隔を１３０ｎｍ以下としている。パーライト組織の平均ラメラ間隔は１２０ｎｍ以下であることが好ましい。なお平均ラメラ間隔の下限は特に限定されず、例えば、７０ｎｍ程度であってもよい。
【００３４】
本発明においてパーライト組織のラメラ間隔とは、隣接する炭化物間の中心間距離を意味する。パーライト組織のラメラ間隔は、鏡面研磨後のサンプルをピクラール（ピクリン酸５％＋エタノール）でエッチングし、横断面におけるＤ／８位置（Ｄはサンプルの直径）を倍率５０００倍で１０枚写真撮影し、各写真において最も微細なラメラを決定し、このラメラに直角となるように線分を引き、その線分の長さと線分を横切るラメラの数からラメラ間隔を求め、合計１０本の線分について測定したラメラ間隔を平均することによって求めた。
【００３５】
上記パーライト組織の平均ラメラ間隔を１３０ｎｍ以下とする方法としては、例えば、熱間圧延後、オーステナイト温度領域から平均冷却速度３０℃／分以上で急冷してパーライト変態させればよい。平均冷却速度は、より好ましくは４０〜３００℃／分である。
【００３６】
本発明の球状化焼鈍方法では、上述した成分組成及びパーライト組織の鋼材を複数回に亘って焼鈍する。上述したＣｒ量を０．９％未満に低減した鋼材では、炭化物の球状化が難しくなっており、炉内の温度分布の影響を強く受け、球状化に成功する部分と失敗する部分とが生じる。複数回に亘って焼鈍するのは、温度分布によって鋼材中最も低温の加熱となる部分（最低温部）と、最も高温の加熱となる部分（最高温部）のそれぞれが、該複数回の焼鈍の間に、少なくも１回は下記の球状化焼鈍条件によって処理される様にし、確実に球状化に成功する様にする為である。なお複数回の焼鈍パターンによっては、下記球状化焼鈍条件によって処理した部位が、その後、さらに熱処理（焼鈍）されることもある。その後の熱処理（焼鈍）では、該球状化焼鈍条件で規定する温度と同等又はそれよりも低温にする事が重要である。
球状化焼鈍条件：Ａ1点＋５℃〜Ａ1点＋２５℃の温度域で６０〜３６０分間保持した後、冷却し、Ａ1点−１０℃からＡ1点−３０℃までの温度域は平均冷却速度１０℃／時間以下で徐冷する。
【００３７】
なお、上記Ａ1点の温度は、レスリー鉄鋼材料学（丸善）の第２７３頁に記載の下記式（１）で算出されるＡｃ1点である。下記式（１）において、［  ］は、各元素の含有量（質量％）を示しており、含有しない元素は、０％として計算すればよい。
Ａｃ1点＝７２３＋２９．１×［Ｓｉ］−１０．７×［Ｍｎ］＋１６．９×［Ｃｒ］−１６．９×［Ｎｉ］＋２９０×［Ａｓ］＋６．３８×［Ｗ］  ・・・（１）
【００３８】
（１）Ａ1点＋５℃〜Ａ1点＋２５℃の温度域で６０〜３６０分間保持
上記球状化焼鈍条件において加熱保持温度をＡ1点＋５℃以上にし、保持時間を６０分間以上にすることで、棒状の炭化物を十分に分断固溶でき、冷間鍛造性を改善できる。保持温度は、好ましくはＡ1点＋８℃以上である。保持時間は、好ましくは９０分間以上である。
【００３９】
一方、加熱保持温度をＡ1点＋２５℃以下にし、保持時間を３６０分間以下にしたのは、熱条件が強すぎることによって、炭化物が固溶し過ぎて炭化物の球状化が不十分になる事を避けるためである。保持温度は、好ましくはＡ1点＋２０℃以下である。保持時間は好ましくは３３０分間以下である。
【００４０】
（２）冷却条件：Ａ1点−１０℃からＡ1点−３０℃までの温度域を、平均冷却速度１０℃／時間以下で徐冷
上記球状化焼鈍条件において平均冷却速度を１０℃／時間以下にしたのは、棒状の炭化物の析出を防止して、確実に炭化物を球状化するためである。上記温度域の平均冷却速度は、好ましくは８℃／時間以下、より好ましくは６℃／時間以下である。なお冷却速度の下限は、例えば、０．５℃／時間、好ましくは１℃／時間程度であってもよい。
【００４１】
鋼材を複数回に亘って焼鈍し、かつ最高温部、最低温部を少なくとも１回は上記球状化焼鈍条件で処理するには、例えば、まず最低温部が上記球状化焼鈍条件を満足する様に第１の球状化焼鈍をし、この第１の球状化焼鈍の後、該第１の球状化焼鈍で最高温部となっていた部分が上記球状化焼鈍条件を満足する様に第２の球状化焼鈍をすればよい。
【００４２】
なお、第１の球状化焼鈍では、最低温部のヒートパターンに連動して最高温部も熱処理（焼鈍処理）される事になる。最高温部の加熱温度は、温度分布によって生じる違いによって成り行きにまかせてもよく、Ａ1点＋２５℃超である。
【００４３】
第２の球状化焼鈍でも、最高温部のヒートパターンに連動して最低温部も熱処理される事になる。最低温部における加熱温度もまた、温度分布によって生じる違いによって成り行きにまかせてもよく、例えば、前記球状化焼鈍条件で規定する温度と同等の加熱温度（例えば、Ａ1点＋５℃〜Ａ1点＋２５℃）であってもよいが、Ａ1点＋５℃未満にすることが好ましい。いずれにしても第２の球状化焼鈍時に最低温部がＡ1点＋２５℃を超える事はなく、炭化物がオーステナイト中に再度固溶して溶解するのを防ぎ、良好な球状化組織を維持できる。
【００４４】
なお、第１の球状化焼鈍及び第２の球状化焼鈍が適切に行われ、かつ先に行った上記球状化焼鈍条件を満足する球状化焼鈍による効果を損なう様な強い焼鈍を行わない限り、第１及び第２の球状化焼鈍はどのタイミングで行ってもよく、これら球状化焼鈍の前後に他の熱処理（球状化焼鈍の失敗を含む）を行ってもよい。例えば、第１の球状化焼鈍によって低温部を適切に球状化焼鈍した後、第２の球状化焼鈍を行う目的で高温部を加熱したにも拘わらず、当該高温部の加熱温度が不足したり、冷却速度が不適切になった場合には、再度、第２の球状化焼鈍を行えばよい。
【００４５】
上記球状化焼鈍は、複数回に亘って焼鈍し、かつ最低温部と最高温部に分けて熱処理条件をコントロールする限り、種々の製造設備で利用でき、例えば、１つの熱処理炉内に複数の鋼材（線材コイルなど）を装入し、これらを同時に処理する時に特に有効である。すなわち熱処理炉に複数の鋼材（線材コイルなど）を装入し、球状化焼鈍加熱時に生じる炉内の温度分布によって最も低温となる箇所に配置される鋼材に対して第１の球状化焼鈍を施した後、最も高温となる箇所に配置される鋼材に対して第２の球状化焼鈍を行えばよい。
【００４６】
このように複数の鋼材を同一の炉で加熱する場合は、第１の球状化焼鈍における鋼材の熱履歴を測定しておき、第１の球状化焼鈍において最も低温の加熱温度となる部分の鋼材の熱履歴が、上記球状化焼鈍条件を満足していた場合には、第２の球状化焼鈍を行い、第１の球状化焼鈍で最も高温の加熱温度となっていた部分の鋼材を、上記球状化焼鈍条件で熱処理すればよい。第１の球状化焼鈍において最も低温の加熱温度となる部分の鋼材の熱履歴が、上記球状化焼鈍条件を満足していなかった場合には、最低温部の鋼材が上記球状化焼鈍条件を満足するように熱処理した後、第２の球状化焼鈍を行い、第１の球状化焼鈍で最も高温の加熱温度となっていた部分の鋼材を、上記球状化焼鈍条件で熱処理すればよい。
【００４７】
以下、実施例を挙げ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適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００４８】
下記表１に示す成分組成（残部は、鉄およびＰ、Ｓ、Ｎ以外の不可避不純物）の鋼材（鋼種Ａ〜Ｋ）を熱間圧延した後、オーステナイト温度域から急冷し、φ１５ｍｍの線材コイルを２１個ずつ製造した。下記表１に、上記式（１）に基づいて算出したＡ1点の温度を示す。また、下記表２に、用いた鋼種および各鋼種におけるＡ1点、Ａ1点＋５℃、Ａ1点＋２５℃の温度も示した。
【００４９】
まず、得られた各線材コイルの端部から組織観察用試験片を切り出した。
【００５０】
次に、得られた線材コイルを、バッチ式炉に入れて球状化焼鈍を行った。線材コイルは、１個あたり１トンで、この線材コイルを３段重ねに積んだものを、炉内の７箇所（即ち、線材コイルは合計で２１個）に配置して加熱し、第１の球状化焼鈍を行なった。第１の球状化焼鈍は、下記表２に示す加熱保持１、冷却１の条件で行った。このとき各線材コイルには、熱電対を取り付けておき、線材コイルの温度を測定した。加熱保持１および冷却１が終了した時点で、最も高温の加熱となった線材コイルを最高温部、最も低温となった線材コイルを最低温部と定めた。最高温部における保持温度、最低温部における保持温度を下記表２に示す。
【００５１】
次に、下記表２に示す加熱保持２、冷却２の条件で、第２の球状化焼鈍を行なった。また、下記表２に示すＮｏ．１９〜２１については、第２の球状化焼鈍後、下記表２に示す加熱保持３、冷却３の条件で第３の球状化焼鈍を行なった。
【００５２】
第２の球状化焼鈍後または第３の球状化焼鈍後、次の手順で金属組織を観察し、炭化物の形状を調べ、球状化焼鈍が適切に行なわれているか否かを評価した。
【００５３】
即ち、球状化焼鈍して得られた線材コイルの端部から試験片を切り出し、Ｄ／８位置（Ｄは試験片の直径）の横断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で、倍率４０００倍で観察し、写真を１０枚撮影した。撮影した写真を夫々画像解析し、写真内に観察された炭化物のアスペクト比（長径／短径の比）を算出した。写真内に観察された炭化物の個数（総数）に対し、アスペクト比が３．０以下の炭化物の個数割合を算出した。撮影した１０枚の写真について、全ての写真においてアスペクト比が３．０以下の炭化物の個数割合が９０％以上である場合を球状化焼鈍合格（下記表３では○印）、１枚でもアスペクト比が３．０以下の炭化物の個数割合が９０％未満である場合を球状化焼鈍不合格（下記表３では×印）と評価した。評価結果を下記表３に示す。
【００５４】
また、第１の球状化焼鈍において最高温部または最低温部として選択された線材コイルから、球状化焼鈍前に予め採取しておいた試験片について、次の手順でパーライト組織のラメラ間隔を測定した。即ち、上記試験片を、横断面で切り出して樹脂に埋め込み、研摩およびエッチングを施し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で金属組織を観察した。パーライト組織のラメラ間隔は、横断面におけるＤ／８位置（Ｄは試験片の直径）を倍率５０００倍で１０枚写真撮影し、各写真において最も微細なラメラを決定し、このラメラに直角となるように線分を引き、その線分の長さと線分を横切るラメラの数からラメラ間隔を求めた。合計１０本の線分について測定したラメラ間隔を平均して平均値を求めた。算出結果を下記表３に示す。
【００５５】
また、下記表３には、最高温部または最低温部として選択された線材コイルを製造したときにおけるオーステナイト温度域からの平均冷却速度も併せて示す。
【００５６】
下記表１〜表３から次のように考察できる。Ｎｏ．１〜１０、１２、１５、１９、２０は、本発明で規定している要件を満足している例である。
【００５７】
これらのうち、Ｎｏ．１〜１０、１２、１５は、加熱保持１、冷却１において、最低温部を球状化焼鈍した後、加熱保持２、冷却２において、最高温部を球状化焼鈍した例である。Ｎｏ．１９は、加熱保持１、冷却１において、最低温部を球状化焼鈍した後、加熱保持２、冷却２において、最高温部を球状化焼鈍しようとしたが、加熱保持後の平均冷却速度が大き過ぎたため、加熱保持３、冷却３において、最高温部を再度球状化焼鈍した例である。Ｎｏ．２０は、加熱保持１、冷却１において、最低温部を球状化焼鈍した後、加熱保持２、冷却２において、最高温部を球状化焼鈍しようとしたが、加熱保持温度が低過ぎたため、加熱保持３、冷却３において、最高温部を球状化焼鈍した例である。
【００５８】
Ｎｏ．１〜１０、１２、１５、１９、２０は、いずれも線材コイルに含まれるＣｒ量が０．９％未満であるにもかかわらず、最高温部および最低温部に配置された線材コイルの両方において、球状化組織が得られている。従って両方の線材コイル共、冷間鍛造性に優れていると考えられる。
【００５９】
一方、Ｎｏ．１１、１３、１４、１６〜１８、２１は、いずれも本発明で規定している要件を満足していない例であり、最高温部または最低温部の少なくとも一方で、球状化組織が得られていない。詳細には、次の通りである。
【００６０】
Ｎｏ．１１は、Ｃｒ量が本発明で規定している範囲を超えている例であり、表２に示した条件では、最高温部、最低温部共、球状化組織が得られていない。即ち、Ａ1点の温度以上（γ＋θ域）に加熱した際、加熱温度を上げるか、または加熱時間を長くするにつれて、前組織がパーライトを含む場合には棒状炭化物が分断され、未固溶炭化物が減少する。しかしＣｒ量を増加させると、棒状炭化物の分断が抑制されるため、未固溶炭化物の減少が抑えられ、炭化物が安定化する。そのためＣｒ量を増加させた場合には、ある程度長い時間保持してから冷却しても炭化物は安定しているため、完全球状化が達成されやすい（炭化物は安定化しているため、棒状の炭化物は再析出しにくい）。しかしＣｒ量を増加させても、表２に示した条件では、棒状炭化物の分断が不充分となり、球状化組織が得られなかったと考えられる。よって冷間鍛造性を改善できていないと考えられる。
【００６１】
Ｎｏ．１３は、熱間圧延後のオーステナイト温度領域からの平均冷却速度が３０℃／分を下回り、急冷になっていないため、球状化焼鈍前における鋼材のパーライト組織の平均ラメラ間隔が、本発明で規定している要件を満足していない例であり、球状化焼鈍しても棒状の炭化物が残存したため、球状化組織が得られていない。よって冷間鍛造性を改善できていないと考えられる。
【００６２】
Ｎｏ．１４は、最低温部に配置された線材コイルの温度を適切に制御できていなかったため、球状化組織を得られなかった。よって冷間鍛造性を改善できていないと考えられる。
【００６３】
Ｎｏ．１６は、最低温部を加熱保持した後の冷却１の条件、最高温部を加熱保持するときの温度、および最高温部を加熱保持するときの時間が、本発明で規定している要件を満足していないため、最高温部、最低温部共、球状化組織が得られていない。よって冷間鍛造性を改善できていないと考えられる。
【００６４】
Ｎｏ．１７は、最低温部の球状化処理条件、最高温部の球状化処理条件共に、本発明で規定している要件を外れている例である。従って最低温部および最高温部に配置された線材コイルの両方において、球状化組織が得られていない。よって冷間鍛造性を改善できていないと考えられる。
【００６５】
Ｎｏ．１８は、最高温部に配置された線材コイルを球状化焼鈍するために加熱保持した後の平均冷却速度が、本発明で規定している要件を外れているため、最高温部に配置した線材コイルは球状化組織が得られていない。よって冷間鍛造性を改善できていないと考えられる。
【００６６】
Ｎｏ．２１は、最高温部に配置された線材コイルを球状化焼鈍するための加熱および冷却条件が、本発明で規定している要件を外れているため、最高温部に配置された線材コイルは球状化組織が得られていない。よって冷間鍛造性を改善できていないと考えられる。
【００６７】
以上通り、本発明によれば、複数の線材コイルを同一の炉で加熱して球状化焼鈍しても、球状化焼鈍加熱時に生じる炉内の温度分布によって生じる最高温部および最低温部の両方において球状化組織の鋼材を製造できる。
【００６８】
【表１】
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【００６９】
【表２】
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【００７０】
【表３】
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