(57)【要約】【課題】鋼材の冷間加工性を担保するために球状化焼鈍するに際して、対象鋼が高Ｃ低Ｃｒ鋼であっても確実に球状化焼鈍できるだけでなく、球状化後の鋼材を十分に軟質化できる技術を確立する。【解決手段】球状化焼鈍は、１段目熱処理と、これに続く２段目熱処理とから構成され、これら１段目熱処理及び２段目熱処理の条件は以下の通りである。  （１）１段目熱処理  昇温速度：４００℃／ｈｒ未満、加熱温度：Ａ1点＋３０℃〜Ａ1点＋４０℃でありかつ７８０℃未満、加熱保持時間：１〜２時間、冷却速度：Ａ1点〜Ａ1点−２０℃の温度範囲を３℃／ｈｒ以下、冷却終了温度：Ａ1点−３５℃以下  （２）２段目熱処理  昇温速度：４００℃／ｈｒ未満、加熱温度：Ａ1点＋２５℃〜Ａ1点＋３０℃でありかつ７８０℃未満、加熱保持時間：０．５〜１時間、冷却速度：Ａ1点−５℃〜Ａ1点−３０℃の温度範囲を１℃／ｈｒ以下【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）、およびＣｒ：０．９％未満（０％を含まない）を含有する鋼材を球状化焼鈍して冷間加工性に優れた鋼材を製造する方法であって、前記球状化焼鈍は、１段目熱処理と、これに続く２段目熱処理とから構成され、かつこれら１段目熱処理及び２段目熱処理の条件は以下の通りである冷間加工性に優れた鋼材の製造方法。
（１）１段目熱処理
昇温速度：４００℃／ｈｒ未満
加熱温度：Ａ1点＋３０℃〜Ａ1点＋４０℃でありかつ７８０℃未満
加熱保持時間：１〜２時間
冷却速度：Ａ1点〜Ａ1点−２０℃の温度範囲を３℃／ｈｒ以下
冷却終了温度：Ａ1点−３５℃以下
（２）２段目熱処理
昇温速度：４００℃／ｈｒ未満
加熱温度：Ａ1点＋２５℃〜Ａ1点＋３０℃でありかつ７８０℃未満
加熱保持時間：０．５〜１時間
冷却速度：Ａ1点−５℃〜Ａ1点−３０℃の温度範囲を１℃／ｈｒ以下
【請求項２】
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的不純物であるものを用いる請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記不可避的不純物として、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または２に記載の製造方法。
【請求項４】
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１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
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１〜４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加工性に優れた鋼材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には高炭素鋼が使用されており、通常、熱間圧延材を冷間加工、切削加工などによっ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。熱間圧延材の冷間加工性や被削性は、高炭素鋼中に析出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、冷間加工性や被削性が悪くなる。そこで熱間圧延材を冷間加工したり切削するにあたっては、熱間圧延材を焼鈍して炭化物を球状化する処理（球状化焼鈍）が施される。
【０００３】
一般に球状化焼鈍では、（１）鋼材をＡc1点（約７３０℃）以上のやや高い温度（例えば７６０〜７８０℃）に１〜２時間加熱したのち、ゆっくり冷却する方法、（２）Ａc1点の上下２０〜３０℃の間で加熱と冷却を繰り返す方法、（３）冷間加工後に温度６８０〜７００℃に加熱するか、または焼入れ後に温度６８０〜７００℃で焼戻しする方法、（４）変態点直上にあたる温度７６０〜７８０℃から温度７００℃まで冷却し、この温度で約３時間程度保持してから空冷する方法などが採用されている。
【０００４】
ところで軸受鋼などに使用される高炭素鋼としては、ＳＵＪ２鋼が代表的であり、このＳＵＪ２鋼も球状化焼鈍して用いられている。ＳＵＪ２鋼はＣ量が０．９５〜１．１０％と高く、またＣｒ含有量も１．３０〜１．６０％と高い。
【０００５】
一方、Ｃ量は高いままＣｒ量を減らした鋼材についても球状化焼鈍が適用されている（特許文献１、２など）。特許文献１ではＣ：１．４１％、Ｃｒ：０．６４％の鋼材Ｄに対して、Ａｃ1−１００℃〜Ａｃ1の第１保定温度まで加熱して３０〜１２０分間保定し、次いでＡｃ1＋５℃以上の第２保定温度まで加熱した後冷却する球状化焼鈍方法が開示されている。特許文献２ではＣ：０．４０〜０．８０重量％、Ｃｒ：０．８０重量％以下の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。
【０００６】
（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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−３３３５２７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】
【０００８】
前記ＳＵＪ２鋼などの高Ｃｒ合金鋼は、球状化焼鈍が比較的容易であるのに対して、高いＣ量を保ったままでＣｒを減らした高Ｃ低Ｃｒ鋼では、球状化焼鈍が難しい。また、たとえ組織が球状化されても、十分に軟質化されないこともある。前記特許文献１及び２の方法でも高Ｃ低Ｃｒ鋼を確実に球状化することは難しく、また十分な軟質化を達成し難い。
【０００９】
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、鋼材の冷間加工性を担保するために球状化焼鈍するに際して、対象鋼が高Ｃ低Ｃｒ鋼であっても確実に球状化焼鈍できるだけでなく、球状化後の鋼材を十分に軟質化できる技術を確立することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成し得た本発明の製造方法とは、Ｃ：０．７〜１．５％（質量％の意味。以下、同じ）、およびＣｒ：０．９％未満（０％を含まない）を含有する鋼材を球状化焼鈍して冷間加工性に優れた鋼材を製造する方法であって、前記球状化焼鈍は、１段目熱処理と、これに続く２段目熱処理とから構成され、かつこれら１段目熱処理及び２段目熱処理の条件は以下の通りである点にその要旨を有するものである。
（１）１段目熱処理
昇温速度：４００℃／ｈｒ未満
加熱温度：Ａ1点＋３０℃〜Ａ1点＋４０℃でありかつ７８０℃未満
加熱保持時間：１〜２時間
冷却速度：Ａ1点〜Ａ1点−２０℃の温度範囲を３℃／ｈｒ以下
冷却終了温度：Ａ1点−３５℃以下
（２）２段目熱処理
昇温速度：４００℃／ｈｒ未満
加熱温度：Ａ1点＋２５℃〜Ａ1点＋３０℃でありかつ７８０℃未満
加熱保持時間：０．５〜１時間
冷却速度：Ａ1点−５℃〜Ａ1点−３０℃の温度範囲を１℃／ｈｒ以下
【００１１】
前記鋼材は、Ｓｉ：０．００１〜０．７％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ａｌ：０．００１〜０．１％を更に含有していてもよく、残部が鉄および不可避的不純物であってもよい。この不可避的不純物は、例えば、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）などである。前記鋼材は、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種を含有していてもよく、また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種を含有していてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、特定の２段階熱処理法で鋼材を処理しているため、球状化や軟質化が困難な高Ｃ低Ｃｒ鋼であっても、確実に球状化焼鈍でき、かつ炭化物のサイズを大きくでき、炭化物間距離を広くできるため、軟質化も十分に達成できる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、Ａ1変態点よりも十分に低い温度まで冷却する過程を間に挟むようにして２段階に分けて熱処理を行い、かつ１段階目の熱処理の熱処理条件では全てのパーライトを固溶させるほどの強い加熱条件を採用し、そしてこの１段目熱処理の冷却で再生したパーライトを比較的弱い加熱条件になる２段階目熱処理で適度に分解すると、単に炭化物が球状化するだけでなく、その炭化物サイズを大きくでき、炭化物間距離も広くできるため、鋼材を十分に軟質化できることを見い出し、本発明を完成した。以下、本発明法が対象とする鋼材について説明した後、本発明法について説明する。
【００１４】
１．  対象鋼
本発明は、高Ｃ低Ｃｒ鋼を対象とする。高Ｃ低Ｃｒ鋼には、球状化焼鈍が難しく、軟質化が難しいという課題がある。前記高Ｃ低Ｃｒ鋼は、具体的にはＣを０．７〜１．５％（質量％の意味。以下、同じ）、Ｃｒを０．９％未満（０％を含まない）含有する。
【００１５】
前記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、冷間加工性や被削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。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加工性や被削性が悪くなるため、上限を設定した。Ｃ量は、好ましくは１．２％以下、さらに好ましくは１．１％以下である。
【００１６】
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、確実に球状化し、かつ十分に軟質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、特に０．４％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り、さらにはＣｒ量は０．１％以下であってもよい。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。
【００１７】
本発明で焼鈍方法を設計するにあたって考慮すべき鋼材成分は上述した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、鉄および不可避的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。
【００１８】
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加工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０．６％以下、更に好ましくは０．５％以下である。
【００１９】
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０．２％以上、更に好ましくは０．３％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加工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。
【００２０】
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、冷間加工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、冷間加工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。
【００２１】
上記不可避的不純物としては、例えば、Ｐ、ＳおよびＮを例示できる。これらの制限理由と、その許容し得る含有量は、例えば、以下の通りである。
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（０％を含まない）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。
【００２２】
Ｓは、鋼材中に不可避的に含まれる元素であり、鋼材中にＭｎＳとして存在し、延性を劣化させて冷間加工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。一方、Ｓは、鋼材の被削性を向上させる作用も有する。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。
【００２３】
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、冷間加工性を劣化させることがある。従ってＮ量は、０．０１５％以下（０％を含まない）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０．０１０％以下である。
【００２４】
上記鋼材は更に、（１）Ｃｕ、Ｎｉ、ＭｏおよびＢなど、および／または（２）Ｔｉ、ＮｂおよびＶなどを含んでもよい。
（１）の場合、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種を含有させる。これらの元素は、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、単独で含有させてもよく、２種以上含有させてもよい。前記作用を確実に発揮させる観点から、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、冷間加工性が劣化することがある。従って前記範囲よりもその上限を限定してもよく、例えば、Ｃｕは０．１５％以下、Ｎｉは０．１５％以下、Ｍｏは０．２％以下、Ｂは０．００８％以下とするのが好ましい。
【００２５】
（２）の場合、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種を含有させる。これらの元素はいずれも、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加工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、冷間加工性を劣化させることがある。従って前記範囲よりもその上限を限定してもよく、例えば、Ｔｉは０．１％以下、Ｎｂは０．１％以下、Ｖは０．２５％以下とするのが好ましい。
【００２６】
２．  製造方法
２．１  球状化焼鈍
本発明は、球状化焼鈍が困難であって、十分な軟質化も難しい上記のような高Ｃ低Ｃｒ鋼であっても、確実に球状化焼鈍し、かつ十分に軟質化してその冷間加工性を改善する発明である。本発明の製造方法で採用する球状化焼鈍法は、２段階に分けて熱処理を行う点に特徴があり、１段階目の熱処理の熱処理条件では全てのパーライトを固溶させるほどの強い加熱条件を採用し、そしてこの１段目熱処理の冷却で再生したパーライトを比較的弱い加熱条件になる２段階目熱処理で適度に分解している。１段階目の熱処理についてより詳細に説明すると、以下の通りである。
【００２７】
２．１．１  １段目熱処理
１段目の熱処理では、まず鋼材を昇温速度：４００℃／ｈｒ未満で加熱する。この加熱は、Ａ1点＋３０以上、Ａ1点＋４０℃以下の温度（ただし、７８０℃未満）まで行い、この温度で１〜２時間保持する。次いで冷却を開始し、この冷却では、Ａ1点以下、Ａ1点−２０℃以上の温度範囲を３℃／ｈｒ以下の速度で徐冷する。冷却はＡ1点−３５℃以下まで実施する。この１段目の熱処理で、パーライトを一旦全て固溶してから冷却過程でラメラ間隔の広いパーライトとして再生させる。ラメラ間隔を広くしているため、続く２段目の熱処理で球状化した時に、炭化物サイズを大きくできかつ炭化物間距離を広くでき、鋼材を十分に軟質化できる。なおＡ1点は、オーステナイト＋セメンタイトの相からオーステナイト＋セメンタイト＋フェライトの相への変態温度であり、総合熱力学計算ソフトウエア（Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ。ＣＲＣ総合研究所から購入可能。データベースはＴＴＬＦＥ）に、鋼材の化学成分組成を入力して求まる値である。
【００２８】
１段目の熱処理で鋼材の昇温速度を前記範囲に設定したのは、これを超えると、温度がオーバーシュートしやすくなって、加熱温度、時間に影響を与えるためである。昇温速度は、好ましくは３００℃／ｈｒ以下、より好ましくは２００℃／ｈｒ以下である。なお昇温速度が遅すぎると生産効率が低下する。よって昇温速度は、例えば、５℃／ｈｒ以上、好ましくは１０℃／ｈｒ以上、より好ましくは２０℃／ｈｒ以上である。
【００２９】
１段目の加熱温度および加熱時間を前記範囲に設定したのは、この加熱で未固溶のパーライトが完全に残らなくなる様にするためである。またこの１段目の加熱温度を高くすることで、鋼材の加工歪みを除去でき、鋼材の軟質化に貢献する。加熱温度が低すぎたり、加熱時間が短すぎたりすると、未固溶のパーライトが残存し、球状化が不十分な部分が発生したり、たとえ２段目の熱処理で球状化に成功しても炭化物サイズが小さくなったり、炭化物間距離が狭くなったりする。加熱温度をさらに高くしたり、加熱時間をさらに長くしても効果が飽和する。前記加熱温度は、好ましくはＡ1点＋３１℃〜Ａ1点＋３９℃、より好ましくはＡ1点＋３２℃〜Ａ1点＋３８℃である。また該加熱温度は、好ましくは７７５℃以下、より好ましくは７６０℃以下である。前記加熱時間は、好ましくは１．３〜２時間、より好ましくは１．５〜２時間である。
【００３０】
１段目の冷却速度を前記範囲に設定したのは、微細な再生パーライトの発生を抑制し、ラメラ間隔の広い再生パーライトにするためである。ラメラ間隔が広くなると、次の２段目の熱処理で炭化物の間隔を広くできる。微細な再生パーライトが発生すると、２段目の熱処理の加熱時に溶けすぎて、その後の冷却でパーライトが再生しやすくなって鋼材を十分に軟質化できない。冷却速度は、好ましくは２．５℃／ｈｒ以下、より好ましくは２．０℃／ｈｒ以下である。また該冷却速度の下限は適宜設定できるが、例えば、０．１℃／ｈｒ以上、好ましくは０．５℃／ｈｒ以上であってもよく、また１℃／ｈｒ以上であってもよい。
【００３１】
１段目の冷却終了温度を前記範囲に設定したのは、オーステナイトが残ったまま２段目の加熱に入ることを防止するためである。オーステナイトが残ったまま２段目の加熱に入ると、セメンタイトが溶けすぎ、その後の冷却でパーライトが発生しやすくなって、球状化が不十分な部分が発生し、鋼材の軟化が不十分になる。冷却終了温度は、Ａ1点−３７℃以下であってもよく、Ａ1点−４０℃以下であってもよい。なお冷却終了温度の下限は特に設定されないが、生産効率の観点から、例えば、Ａ1点−１００℃以上、好ましくはＡ1点−５０℃以上程度であってもよい。
【００３２】
２．１．２  ２段目熱処理
２段目の熱処理では、１段目の冷却終了後、鋼材を昇温速度：４００℃／ｈｒ未満で加熱する。この加熱は、Ａ1点＋２５℃以上、Ａ1点＋３０℃以下の温度（ただし、７８０℃未満）まで行い、この温度で０．５〜１時間保持する。次いで冷却を開始し、この冷却では、Ａ1点−５℃以下、Ａ1点−３０℃以上の温度範囲を１℃／ｈｒ以下の速度で徐冷する。前記１段目でパーライトのラメラ間隔を広くした後、これを２段目の熱処理で球状化することで、炭化物サイズを大きくすることができかつ炭化物間距離を広くでき、十分に鋼材を軟質化できる。
【００３３】
２段目の熱処理で鋼材の昇温速度を前記範囲に設定したのは、これを超えると、温度がオーバーシュートしやすくなって、加熱温度、時間に影響を与えるためである。昇温速度は、好ましくは３００℃／ｈｒ以下、より好ましくは２００℃／ｈｒ以下である。なお昇温速度が遅すぎると生産効率が低下する。よって昇温速度は、例えば、５℃／ｈｒ以上、好ましくは１０℃／ｈｒ以上、より好ましくは２０℃／ｈｒ以上である。
【００３４】
２段目の加熱温度および加熱時間を前記範囲に設定したのは、１段目の熱処理で生じた再生パーライトを適度に分解するためである。加熱温度が低すぎたり、加熱時間が短すぎたりすると、再生パーライトが残存して、鋼材の軟質化が不十分になる。逆に加熱温度が高すぎたり、加熱時間が長すぎたりするとセメンタイトが溶けすぎ、その後の冷却でパーライトが発生しやすくなり、鋼材の軟質化が不十分になる。前記加熱温度は、好ましくはＡ1点＋２６℃〜Ａ1点＋２９℃である。また該加熱温度は、好ましくは７７５℃以下、より好ましくは７７０℃以下である。前記加熱時間は、好ましく０．６〜０．９時間である。
【００３５】
２段目の冷却速度を前記範囲に設定したのは、再生パーライトの発生を抑制するためである。再生パーライトが発生すると、球状化が不十分となる。冷却速度は、好ましくは０．９℃／ｈｒ以下、より好ましくは０．８℃／ｈｒ以下である。また該冷却速度の下限は適宜設定できるが、例えば、０．０５℃／ｈｒ以上、好ましくは０．１℃／ｈｒ以上であってもよい。
【００３６】
２．２  球状化焼鈍前工程
本発明の鋼材を製造するに当たり、球状化焼鈍前の工程は特に限定されず、例えば、通常の鋼材の製造方法に従えばよい。例えば、所定の成分に調整した鋼材を鋳造し、必要に応じて分塊圧延した後、熱間圧延した鋼材を使用することができる。また他の方法によって得られた鋼材であっても、炭化物の球状化がなされていない鋼材であれば、いずれであっても使用できる。
【００３７】
上記のようにして球状化焼鈍された鋼材は、冷間加工性（特に冷間鍛造性）に優れている。そのため、簡便に所定の形状に成形できる。この成形体は、焼入れ焼戻し処理などの最終的な強度調整を行い、鋼部品となる。本発明は、軸受けなどの自動車用部品、建設機械用部品等の各種部品を製造するのに極めて有用である。
【実施例】
【００３８】
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。
【００３９】
実験例
下記表１に示す成分組成の鋼材（鋼種Ａ〜Ｈ）を熱間圧延することでφ１５ｍｍの線材コイル（１トン）を一鋼種当たり２１個製造した。３層（段）積み型のバッチ式加熱炉に、一層当たり７個（３層の合計で２１個）の線材コイルを挿入し、下記表２に示す条件で１段目（１回目）の熱処理を行った後、２段目（２回目）の熱処理を行った。
【００４０】
熱処理終了後、２１個の線材コイルから偏りなく６個の線材コイルを選択し、評価用のコイルとした。１つのコイルについて、端部からサンプルを採取し、横断面のＤ／８位置（Ｄは直径）でＨＶ硬さを測定した。６つのコイル全てにおいて実施し、その平均値を当該鋼材のＨＶとした。結果を表２に示す。
【００４１】
【表１】
2014177693.tif 000002
【００４２】
【表２】
2014177693.tif 000003
【００４３】
Ｎｏ．１３は１段目熱処理の冷却速度が速すぎて微細な再生パーライトが発生した。また２段目熱処理温度が高すぎかつ冷却速度も速すぎるために、２段目熱処理後にも微細な再生パーライトが発生し、鋼材が硬くなった。Ｎｏ．１４は２段目熱処理温度が高すぎかつ冷却速度も速すぎるために、微細な再生パーライトが発生し、鋼材が硬くなった。Ｎｏ．１５は１段目の熱処理温度が低すぎるためにパーライトが溶け残った。また２段目の熱処理温度も低すぎるため、１段目で溶けて再生したパーライトの再固溶も不十分となり、さらには冷却速度も早すぎるために冷却時にパーライトが再生し、鋼材が硬くなった。Ｎｏ．１６と１７は２段目の熱処理時間が長すぎてセメンタイトが溶けすぎ、その後の冷却でパーライトが発生して鋼材が硬くなった。Ｎｏ．１８は１段目熱処理の冷却速度が速すぎるために微細なパーライトが発生した。２段目の熱処理を適切に行ってもパーライトが溶けすぎるため、その後の冷却でパーライトが発生しやすくなり、鋼材が硬くなった。Ｎｏ．１９は１段目の熱処理後の冷却終了温度が高すぎるためにオーステナイトが残ったまま２段目の加熱に入った。２段目の加熱温度を低くしても、炭化物がとけすぎ、その後の冷却速度が速いためにパーライトが再生し、鋼材が硬くなった。Ｎｏ．２０はＣｒ含有量が多い従来鋼であって本熱処理の対象鋼ではないため、球状化が適切に行われず、鋼材が硬くなった。
これらに対してＮｏ．１〜１２では、高Ｃ低Ｃｒ鋼を対象として適切な条件で２段階の熱処理を実施しているため、確実に球状化でき、しかも炭化物サイズを大きくでき、炭化物間隔を広くできたため、鋼材が十分に軟質化した。