JP2000265245A - 高強度高靭性非調質鋼材 - Google Patents
高強度高靭性非調質鋼材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】強度−被削性バランスに優れ機械構造部品など
の素材として好適な非調質鋼材を低コストで提供する。 【解決手段】C：0.21〜0.27％、Si：0.15〜0.35％、M
n：2.0超〜2.5％、S：0.030〜0.070％、Cr：0.3〜0.6
％、Mo：0.1〜0.5％、V：0.1〜0.2％、N：0.01〜0.03
％、Cu≦1.0％、Ni≦0.2％、Nb≦0.1％、Ti≦1.0％、Al
≦0.03％、Pb≦0.50％、Ca≦0.01％、Se≦0.5％、Te≦
0.05％、Bi≦0.4％を含有し、残部はFe及び不純物から
なり、不純物中の Pは0.03％以下で、組織の90％以上が
ベイナイト又はフェライト・ベイナイト組織である室温
での引張強度が930MPa以上でJIS3号シャルピー衝撃試験
片における室温衝撃値が58J／cm2以上の高強度高靭性非
調質鋼材。
の素材として好適な非調質鋼材を低コストで提供する。 【解決手段】C：0.21〜0.27％、Si：0.15〜0.35％、M
n：2.0超〜2.5％、S：0.030〜0.070％、Cr：0.3〜0.6
％、Mo：0.1〜0.5％、V：0.1〜0.2％、N：0.01〜0.03
％、Cu≦1.0％、Ni≦0.2％、Nb≦0.1％、Ti≦1.0％、Al
≦0.03％、Pb≦0.50％、Ca≦0.01％、Se≦0.5％、Te≦
0.05％、Bi≦0.4％を含有し、残部はFe及び不純物から
なり、不純物中の Pは0.03％以下で、組織の90％以上が
ベイナイト又はフェライト・ベイナイト組織である室温
での引張強度が930MPa以上でJIS3号シャルピー衝撃試験
片における室温衝撃値が58J／cm2以上の高強度高靭性非
調質鋼材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度高靭性非調
質鋼材に関する。更に詳しくは、熱間加工後に焼入れ焼
戻しの調質処理を施さずとも優れた強度−靭性バランス
を有する、機械構造部品などの素材として好適な非調質
鋼材に関するものである。
質鋼材に関する。更に詳しくは、熱間加工後に焼入れ焼
戻しの調質処理を施さずとも優れた強度−靭性バランス
を有する、機械構造部品などの素材として好適な非調質
鋼材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高い引張強度と靭性を必要とする
機械構造部品などは、熱間加工で所定の形状に粗加工
し、次いで、切削加工によって所望形状に仕上げた後、
焼入れ焼戻しの調質処理を施すのが一般的であった。し
かしこの調質処理には多くのエネルギーとコストを費や
す。そこで近年、省エネルギーの社会的要請に応え、且
つ、一方では低コスト化を図るために、熱間加工のまま
で使用できる非調質鋼の開発が盛んに行われている。
機械構造部品などは、熱間加工で所定の形状に粗加工
し、次いで、切削加工によって所望形状に仕上げた後、
焼入れ焼戻しの調質処理を施すのが一般的であった。し
かしこの調質処理には多くのエネルギーとコストを費や
す。そこで近年、省エネルギーの社会的要請に応え、且
つ、一方では低コスト化を図るために、熱間加工のまま
で使用できる非調質鋼の開発が盛んに行われている。
【０００３】非調質鋼は、フェライトとパーライトの混
合組織（以下、フェライト・パーライト組織という）を
有する場合が多い。しかし、フェライト・パーライト組
織を有する非調質鋼の靭性は通常低いものである。
合組織（以下、フェライト・パーライト組織という）を
有する場合が多い。しかし、フェライト・パーライト組
織を有する非調質鋼の靭性は通常低いものである。
【０００４】このため、非調質鋼の組織をベイナイトに
して靭性を高める技術が、例えば、特開平５−３０２１
１６号公報や特開平９−１７００４７号公報に開示され
ている。
して靭性を高める技術が、例えば、特開平５−３０２１
１６号公報や特開平９−１７００４７号公報に開示され
ている。
【０００５】しかし、特開平５−３０２１１６号公報で
提案された「熱間鍛造用焼入省略鋼の製造方法」は、通
常の焼入れ処理を省略できるものの焼戻しを施す必要が
あって、「非調質化」を目指す産業界の要請には応えき
れないものであった。
提案された「熱間鍛造用焼入省略鋼の製造方法」は、通
常の焼入れ処理を省略できるものの焼戻しを施す必要が
あって、「非調質化」を目指す産業界の要請には応えき
れないものであった。
【０００６】又、特開平９−１７００４７号公報で提案
された「高強度−高靭性ベイナイト型非調質鋼及びその
製造方法」に係る技術は、所謂「オースフォーミング」
加工を利用するものであるため特殊な処理が必要である
し、更に、Ｃ以外で鋼の焼入れ性を高める元素（例えば
Ｃｒ、Ｍｎ、ＮｉやＭｏなど）をある一定量以上含有さ
せる必要があるので経済性に欠ける。
された「高強度−高靭性ベイナイト型非調質鋼及びその
製造方法」に係る技術は、所謂「オースフォーミング」
加工を利用するものであるため特殊な処理が必要である
し、更に、Ｃ以外で鋼の焼入れ性を高める元素（例えば
Ｃｒ、Ｍｎ、ＮｉやＭｏなど）をある一定量以上含有さ
せる必要があるので経済性に欠ける。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑みなされたもので、通常の熱間加工と冷却の条件で、
それも焼戻しを含めて熱処理を行うことなく非調質のま
まで、高い強度と靭性を有する非調質鋼材を提供するこ
とを目的とする。具体的には、室温での引張強度が９３
０ＭＰａ以上でＪＩＳ３号シャルピー衝撃試験片での室
温衝撃値が５８Ｊ／ｃｍ2 以上の高い強度と靭性を有
し、機械構造部品などの素材として好適な非調質鋼材を
低コストで提供することを目的とする。
鑑みなされたもので、通常の熱間加工と冷却の条件で、
それも焼戻しを含めて熱処理を行うことなく非調質のま
まで、高い強度と靭性を有する非調質鋼材を提供するこ
とを目的とする。具体的には、室温での引張強度が９３
０ＭＰａ以上でＪＩＳ３号シャルピー衝撃試験片での室
温衝撃値が５８Ｊ／ｃｍ2 以上の高い強度と靭性を有
し、機械構造部品などの素材として好適な非調質鋼材を
低コストで提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記に
示す高強度高靭性非調質鋼材にある。
示す高強度高靭性非調質鋼材にある。
【０００９】すなわち、「重量％で、Ｃ：０．２１〜
０．２７％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：２．
０％を超えて２．５％以下、Ｓ：０．０３０〜０．０７
０％、Ｃｒ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．１〜０．５
％、Ｖ：０．１〜０．２％、Ｎ：０．０１〜０．０３
％、Ｃｕ：０〜１．０％、Ｎｉ：０〜０．２％、Ｎｂ：
０〜０．１％、Ｔｉ：０〜１．０％、Ａｌ：０〜０．０
３％、Ｐｂ：０〜０．５０％、Ｃａ：０〜０．０１％、
Ｓｅ：０〜０．５％、Ｔｅ：０〜０．０５％、Ｂｉ：０
〜０．４％を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物から
なり、不純物中のＰは０．０３％以下で、組織の９０％
以上がベイナイト又はフェライト・ベイナイト組織であ
る室温での引張強度が９３０ＭＰａ以上でＪＩＳ３号シ
ャルピー衝撃試験片における室温衝撃値が５８Ｊ／ｃｍ
2 以上の高強度高靭性非調質鋼材」である。
０．２７％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：２．
０％を超えて２．５％以下、Ｓ：０．０３０〜０．０７
０％、Ｃｒ：０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．１〜０．５
％、Ｖ：０．１〜０．２％、Ｎ：０．０１〜０．０３
％、Ｃｕ：０〜１．０％、Ｎｉ：０〜０．２％、Ｎｂ：
０〜０．１％、Ｔｉ：０〜１．０％、Ａｌ：０〜０．０
３％、Ｐｂ：０〜０．５０％、Ｃａ：０〜０．０１％、
Ｓｅ：０〜０．５％、Ｔｅ：０〜０．０５％、Ｂｉ：０
〜０．４％を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物から
なり、不純物中のＰは０．０３％以下で、組織の９０％
以上がベイナイト又はフェライト・ベイナイト組織であ
る室温での引張強度が９３０ＭＰａ以上でＪＩＳ３号シ
ャルピー衝撃試験片における室温衝撃値が５８Ｊ／ｃｍ
2 以上の高強度高靭性非調質鋼材」である。
【００１０】ここで、フェライト・ベイナイト組織とは
フェライトとベイナイトの混合組織を指す。組織の割合
は顕微鏡観察した際の組織割合、つまり、面積率のこと
をいう。なお、「ベイナイトが９０％以上」とは組織中
にフェライトが含まれない場合において、組織の９０％
以上をベイナイトが占めている状態をいい、「フェライ
ト・ベイナイトが９０％以上」とはフェライトとベイナ
イトが混在する組織において、フェライトとベイナイト
との占める割合が９０％以上であることをいう。
フェライトとベイナイトの混合組織を指す。組織の割合
は顕微鏡観察した際の組織割合、つまり、面積率のこと
をいう。なお、「ベイナイトが９０％以上」とは組織中
にフェライトが含まれない場合において、組織の９０％
以上をベイナイトが占めている状態をいい、「フェライ
ト・ベイナイトが９０％以上」とはフェライトとベイナ
イトが混在する組織において、フェライトとベイナイト
との占める割合が９０％以上であることをいう。
【００１１】本発明者らは、非調質鋼材の化学組成及び
組織について研究を重ねた結果、適正量のＭｏを含有さ
せた鋼の場合、熱間加工後に放冷するだけでベイナイト
を主とする組織になって極めて良好な強度−靭性バラン
スが得られる場合があることを見いだした。そこで更に
研究を続けた結果、下記の事項を知見した。
組織について研究を重ねた結果、適正量のＭｏを含有さ
せた鋼の場合、熱間加工後に放冷するだけでベイナイト
を主とする組織になって極めて良好な強度−靭性バラン
スが得られる場合があることを見いだした。そこで更に
研究を続けた結果、下記の事項を知見した。
【００１２】Ｍｏはベイナイト組織を生成させるのに
極めて有効な元素である。
極めて有効な元素である。
【００１３】Ｍｏは、熱間加工後の放冷処理でベイナ
イトを生成させるのに有効であることに加えて、ベイナ
イトのラスを微細化させる効果を有する。
イトを生成させるのに有効であることに加えて、ベイナ
イトのラスを微細化させる効果を有する。
【００１４】Ｍｏによる変態強化と組織微細化の作用
は、引張強度（以下、ＴＳという）で９３０ＭＰａ以上
の高強度を有するベイナイト系非調質鋼材の強度−靭性
バランスを良好にするために極めて有効である。
は、引張強度（以下、ＴＳという）で９３０ＭＰａ以上
の高強度を有するベイナイト系非調質鋼材の強度−靭性
バランスを良好にするために極めて有効である。
【００１５】本発明は上記の知見に基づいて完成された
ものである。
ものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各要件について詳
しく説明する。なお、各元素の含有量の「％」表示は
「重量％」を意味する。
しく説明する。なお、各元素の含有量の「％」表示は
「重量％」を意味する。
【００１７】（Ａ）鋼材の化学組成 Ｃ：０．２１〜０．２７％ Ｃは、強度を確保するのに有効な元素である。しかし、
その含有量が０．２１％未満では、非調質鋼材の場合、
ＴＳで９３０ＭＰａ以上という所望の高強度が確保し難
い。一方、０．２７％を超えて含有するとパーライト組
織が生成され靭性が低下するようになる。したがって、
Ｃの含有量を０．２１〜０．２７％とした。
その含有量が０．２１％未満では、非調質鋼材の場合、
ＴＳで９３０ＭＰａ以上という所望の高強度が確保し難
い。一方、０．２７％を超えて含有するとパーライト組
織が生成され靭性が低下するようになる。したがって、
Ｃの含有量を０．２１〜０．２７％とした。
【００１８】Ｓｉ：０．１５〜０．３５％ Ｓｉは、鋼の脱酸を促進する作用がある。しかし、その
含有量が０．１５％未満では添加効果に乏しく、一方、
０．３５％を超えると靭性が劣化するようになるので、
その含有量を０．１５〜０．３５％とした。
含有量が０．１５％未満では添加効果に乏しく、一方、
０．３５％を超えると靭性が劣化するようになるので、
その含有量を０．１５〜０．３５％とした。
【００１９】Ｍｎ：２．０％を超えて２．５％以下 Ｍｎは、強度向上作用に加えてベイナイトの生成を容易
にする作用を有する。これらの効果を確実に得るには
２．０％を超える含有量が必要である。しかし、その含
有量が２．５％を超えるとマルテンサイト組織が生成さ
れるため熱処理歪などの問題が生じる。このため、Ｍｎ
の含有量を２．０％を超えて２．５％以下とした。
にする作用を有する。これらの効果を確実に得るには
２．０％を超える含有量が必要である。しかし、その含
有量が２．５％を超えるとマルテンサイト組織が生成さ
れるため熱処理歪などの問題が生じる。このため、Ｍｎ
の含有量を２．０％を超えて２．５％以下とした。
【００２０】Ｓ：０．０３０〜０．０７０％ Ｓは、被削性を高める作用を有する。しかし、その含有
量が０．０３０％未満では所望の効果が得られず、０．
０７０％を超えると粗大なＭｎＳが生成するので靭性が
低下してしまう。したがって、Ｓの含有量を０．０３０
〜０．０７０％とした。
量が０．０３０％未満では所望の効果が得られず、０．
０７０％を超えると粗大なＭｎＳが生成するので靭性が
低下してしまう。したがって、Ｓの含有量を０．０３０
〜０．０７０％とした。
【００２１】Ｃｒ：０．３〜０．６％ Ｃｒは、Ｍｎと同様に強度向上作用及びベイナイト組織
の生成を容易にする作用がある。これらの効果を確実に
得るには０．３％以上の含有量が必要である。しかし、
０．６％を超えて含有するとマルテンサイト組織が生成
するので熱処理歪などの問題が生じる。このため、Ｃｒ
の含有量を０．３〜０．６％とした。
の生成を容易にする作用がある。これらの効果を確実に
得るには０．３％以上の含有量が必要である。しかし、
０．６％を超えて含有するとマルテンサイト組織が生成
するので熱処理歪などの問題が生じる。このため、Ｃｒ
の含有量を０．３〜０．６％とした。
【００２２】Ｍｏ：０．１〜０．５％ Ｍｏは、本発明において重要な元素である。Ｍｏはベイ
ナイトの生成を容易にし、更に、組織を微細化して鋼の
強度、靭性を向上させる作用を有する。しかし、その含
有量が０．１％未満では前記の効果が確実には得られな
い。一方、０．５％を超えるとマルテンサイト組織が生
成するので熱処理歪などの問題が生じる。このため、Ｍ
ｏの含有量を０．１〜０．５％とした。
ナイトの生成を容易にし、更に、組織を微細化して鋼の
強度、靭性を向上させる作用を有する。しかし、その含
有量が０．１％未満では前記の効果が確実には得られな
い。一方、０．５％を超えるとマルテンサイト組織が生
成するので熱処理歪などの問題が生じる。このため、Ｍ
ｏの含有量を０．１〜０．５％とした。
【００２３】Ｖ：０．１〜０．２％ Ｖは、強度を向上させる効果を有する。この効果を確保
するためには、Ｖは０．１％以上の含有量を必要とす
る。しかし、その含有量が０．２％を超えると析出物が
粗大化するので前記の効果が飽和したり、靭性が低下し
たりする。更に、原料コストも嵩むばかりである。した
がって、Ｖの含有量を０．１〜０．２％とした。
するためには、Ｖは０．１％以上の含有量を必要とす
る。しかし、その含有量が０．２％を超えると析出物が
粗大化するので前記の効果が飽和したり、靭性が低下し
たりする。更に、原料コストも嵩むばかりである。した
がって、Ｖの含有量を０．１〜０．２％とした。
【００２４】Ｎ：０．０１〜０．０３％ Ｎは、固溶強化によって強度を向上させるとともに、Ｔ
ｉやＮｂと結合して鋼中に窒化物を形成し、オーステナ
イト粒の粗大化を防止して靭性を高める作用を有する。
これらの効果を確実に得るには０．０１％以上の含有量
を必要とする。しかし、Ｎを過剰に含有させると靭性が
低下し、特に０．０３％を超えると靭性の低下が著しく
なる。したがってＮの含有量を０．０１〜０．０３％と
した。
ｉやＮｂと結合して鋼中に窒化物を形成し、オーステナ
イト粒の粗大化を防止して靭性を高める作用を有する。
これらの効果を確実に得るには０．０１％以上の含有量
を必要とする。しかし、Ｎを過剰に含有させると靭性が
低下し、特に０．０３％を超えると靭性の低下が著しく
なる。したがってＮの含有量を０．０１〜０．０３％と
した。
【００２５】Ｃｕ：０〜１．０％ Ｃｕは添加しなくても良い。添加すれば、析出強化によ
り鋼の強度を向上させるとともに被削性を改善する効果
がある。こうした効果を確実に得るには、Ｃｕは０．２
％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、その含
有量が１．０％を超えると熱間加工性が劣化することに
加えて、析出物が粗大化して前記の効果が飽和したり却
って靭性を低下させたりする。更に、コストも嵩むばか
りである。したがって、Ｃｕの含有量を０〜１．０％と
した。
り鋼の強度を向上させるとともに被削性を改善する効果
がある。こうした効果を確実に得るには、Ｃｕは０．２
％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、その含
有量が１．０％を超えると熱間加工性が劣化することに
加えて、析出物が粗大化して前記の効果が飽和したり却
って靭性を低下させたりする。更に、コストも嵩むばか
りである。したがって、Ｃｕの含有量を０〜１．０％と
した。
【００２６】Ｎｉ：０〜０．２％ Ｎｉは添加しなくても良い。添加すれば、Ｍｎ、Ｃｒと
同様に強度を高めるとともにベイナイト組織の生成を容
易にする。この効果を確実に得るには、Ｎｉは０．０５
％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、０．２
％を超えて含有するとマルテンサイト組織が生成して熱
処理歪の問題が生じる場合があるし、Ｎｉは高価な元素
であるためコストも嵩んでしまう。したがって、Ｎｉの
含有量を０〜０．２％とした。
同様に強度を高めるとともにベイナイト組織の生成を容
易にする。この効果を確実に得るには、Ｎｉは０．０５
％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、０．２
％を超えて含有するとマルテンサイト組織が生成して熱
処理歪の問題が生じる場合があるし、Ｎｉは高価な元素
であるためコストも嵩んでしまう。したがって、Ｎｉの
含有量を０〜０．２％とした。
【００２７】Ｎｂ：０〜０．１％ Ｎｂは添加しなくても良い。添加すれば、微細な窒化物
や炭窒化物として析出し、オーステナイト粒の粗大化を
防止するとともに、鋼の強度及び靭性を向上させる効果
を有する。この効果を確実に得るには、Ｎｂは０．００
５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、その
含有量が０．１％を超えると前記の効果が飽和するばか
りか、粗大な硬質の炭窒化物が生じて却って靭性の低下
を招く。したがって、Ｎｂの含有量を０〜０．１％とし
た。
や炭窒化物として析出し、オーステナイト粒の粗大化を
防止するとともに、鋼の強度及び靭性を向上させる効果
を有する。この効果を確実に得るには、Ｎｂは０．００
５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、その
含有量が０．１％を超えると前記の効果が飽和するばか
りか、粗大な硬質の炭窒化物が生じて却って靭性の低下
を招く。したがって、Ｎｂの含有量を０〜０．１％とし
た。
【００２８】Ｔｉ：０〜１．０％ Ｔｉは添加しなくても良い。添加すれば、Ｃ及びＳと結
合してＴｉの炭硫化物を形成し、被削性を高める作用を
有する。この効果を確実に得るには、Ｔｉは０．０４％
以上の含有量とすることが好ましい。しかし、１．０％
を超えて含有させてもＴｉ炭硫化物による被削性向上効
果が飽和するのでコストが嵩むし、更に、炭硫化物が粗
大化して靭性の低下が生じる。したがって、Ｔｉの含有
量を０〜１．０とした。
合してＴｉの炭硫化物を形成し、被削性を高める作用を
有する。この効果を確実に得るには、Ｔｉは０．０４％
以上の含有量とすることが好ましい。しかし、１．０％
を超えて含有させてもＴｉ炭硫化物による被削性向上効
果が飽和するのでコストが嵩むし、更に、炭硫化物が粗
大化して靭性の低下が生じる。したがって、Ｔｉの含有
量を０〜１．０とした。
【００２９】Ａｌ：０〜０．０３％、 Ａｌは添加しなくても良い。添加すれば、鋼の脱酸を促
進する作用がある。この効果を確実に得るには、Ａｌは
０．００５％以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、０．０３％を超えて含有させてもその効果が飽和し
コストが嵩むばかりである。したがって、Ａｌの含有量
を０〜０．０３％とした。
進する作用がある。この効果を確実に得るには、Ａｌは
０．００５％以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、０．０３％を超えて含有させてもその効果が飽和し
コストが嵩むばかりである。したがって、Ａｌの含有量
を０〜０．０３％とした。
【００３０】Ｐｂ：０〜０．５０％ Ｐｂは添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性、
特に切り屑処理性を一段と高める作用がある。この効果
を確実に得るには、Ｐｂは０．０５％以上の含有量とす
ることが好ましい。しかし、その含有量が０．５０％を
超えると前記の効果が飽和するばかりか、却って粗大介
在物を生成して靭性の低下をきたす。更に、Ｐｂの多量
添加は熱間加工性の劣化を招き、特にその含有量が０．
５０％を超えると熱間加工した鋼材の表面に疵が生じて
しまう。したがって、Ｐｂの含有量を０〜０．５０％と
した。
特に切り屑処理性を一段と高める作用がある。この効果
を確実に得るには、Ｐｂは０．０５％以上の含有量とす
ることが好ましい。しかし、その含有量が０．５０％を
超えると前記の効果が飽和するばかりか、却って粗大介
在物を生成して靭性の低下をきたす。更に、Ｐｂの多量
添加は熱間加工性の劣化を招き、特にその含有量が０．
５０％を超えると熱間加工した鋼材の表面に疵が生じて
しまう。したがって、Ｐｂの含有量を０〜０．５０％と
した。
【００３１】Ｃａ：０〜０．０１％ Ｃａは添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性を
大きく高める作用がある。この効果を確実に得るには、
Ｃａは０．００１％以上の含有量とすることが好まし
い。しかし、その含有量が０．０１％を超えると前記の
効果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成して
靭性の低下をきたす。したがって、Ｃａの含有量を０〜
０．０１％とした。
大きく高める作用がある。この効果を確実に得るには、
Ｃａは０．００１％以上の含有量とすることが好まし
い。しかし、その含有量が０．０１％を超えると前記の
効果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成して
靭性の低下をきたす。したがって、Ｃａの含有量を０〜
０．０１％とした。
【００３２】Ｓｅ：０〜０．５％ Ｓｅは添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性を
一段と向上させる効果を有する。この効果を確実に得る
には、Ｓｅは０．１％以上の含有量とすることが好まし
い。しかし、その含有量が０．５％を超えると前記の効
果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成して靭
性の低下をきたす。したがって、Ｓｅの含有量を０〜
０．５％とした。
一段と向上させる効果を有する。この効果を確実に得る
には、Ｓｅは０．１％以上の含有量とすることが好まし
い。しかし、その含有量が０．５％を超えると前記の効
果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成して靭
性の低下をきたす。したがって、Ｓｅの含有量を０〜
０．５％とした。
【００３３】Ｔｅ：０〜０．０５％ Ｔｅも添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性を
一段と高める効果を有する。この効果を確実に得るに
は、Ｔｅは０．００５％以上の含有量とすることが好ま
しい。しかし、その含有量が０．０５％を超えると前記
の効果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成し
て靭性の低下をもたらす。更に、Ｔｅの多量添加は熱間
加工性を著しく劣化させ、特に含有量が０．０５％を超
えると熱間加工した鋼材の表面に疵が生じてしまう。し
たがって、Ｔｅの含有量を０〜０．０５％とした。
一段と高める効果を有する。この効果を確実に得るに
は、Ｔｅは０．００５％以上の含有量とすることが好ま
しい。しかし、その含有量が０．０５％を超えると前記
の効果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成し
て靭性の低下をもたらす。更に、Ｔｅの多量添加は熱間
加工性を著しく劣化させ、特に含有量が０．０５％を超
えると熱間加工した鋼材の表面に疵が生じてしまう。し
たがって、Ｔｅの含有量を０〜０．０５％とした。
【００３４】Ｂｉ：０〜０．４％ Ｂｉは添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性を
大きく向上させる効果を有する。この効果を確実に得る
には、Ｂｉは０．０５％以上の含有量とすることが好ま
しい。しかし、その含有量が０．４％を超えると前記の
効果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成して
靭性の低下をきたす。更に、熱間加工性が劣化するので
鋼材の表面に疵が生じてしまう。したがって、Ｂｉの含
有量を０〜０．４％とした。
大きく向上させる効果を有する。この効果を確実に得る
には、Ｂｉは０．０５％以上の含有量とすることが好ま
しい。しかし、その含有量が０．４％を超えると前記の
効果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成して
靭性の低下をきたす。更に、熱間加工性が劣化するので
鋼材の表面に疵が生じてしまう。したがって、Ｂｉの含
有量を０〜０．４％とした。
【００３５】Ｐ：０．０３％以下 Ｐは、粒界偏析を起こして靭性を低下させてしまう。特
にその含有量が０．０３％を超えると靭性の低下が著し
くなる。したがって、鋼の靭性確保の点から不純物元素
としてのＰの含有量を０．０３％以下とした。
にその含有量が０．０３％を超えると靭性の低下が著し
くなる。したがって、鋼の靭性確保の点から不純物元素
としてのＰの含有量を０．０３％以下とした。
【００３６】（Ｂ）鋼材の組織 上記した化学組成を有する非調質鋼であっても、室温で
の引張強度が９３０ＭＰａ以上でＪＩＳ３号シャルピー
衝撃試験片での室温衝撃値が５８Ｊ／ｃｍ2 以上という
優れた強度と靭性のバランスを得るためには、非調質鋼
材の９０％以上をベイナイト又はフェライト・ベイナイ
ト組織とする必要がある。そのための製造方法としては
例えば、鋼片を１０５０〜１３００℃の温度に加熱して
から、例えば熱間鍛造などの熱間加工を行い、９００℃
以上の温度で仕上げた後６０℃／分以下の冷却速度で、
少なくとも３００℃まで空冷あるいは放冷する処理があ
る。なお、前記（Ａ）の化学組成は熱間加工後に鋼材を
上記の条件で冷却すれば所望の組識（組織の９０％以上
がベイナイト又はフェライト・ベイナイトである組織）
が生成するように配慮されたものである。
の引張強度が９３０ＭＰａ以上でＪＩＳ３号シャルピー
衝撃試験片での室温衝撃値が５８Ｊ／ｃｍ2 以上という
優れた強度と靭性のバランスを得るためには、非調質鋼
材の９０％以上をベイナイト又はフェライト・ベイナイ
ト組織とする必要がある。そのための製造方法としては
例えば、鋼片を１０５０〜１３００℃の温度に加熱して
から、例えば熱間鍛造などの熱間加工を行い、９００℃
以上の温度で仕上げた後６０℃／分以下の冷却速度で、
少なくとも３００℃まで空冷あるいは放冷する処理があ
る。なお、前記（Ａ）の化学組成は熱間加工後に鋼材を
上記の条件で冷却すれば所望の組識（組織の９０％以上
がベイナイト又はフェライト・ベイナイトである組織）
が生成するように配慮されたものである。
【００３７】熱間加工時の成形比が大きくなるほど組織
が微細化して強度と靭性のバランスが良好になるので、
前記熱間加工に際して成形比を１．５以上することが好
ましい。本発明でいう「成形比」とは、Ａ0 を加工前の
断面積、Ａを加工後の断面積とした場合の（Ａ0 ／Ａ）
のことを指す。
が微細化して強度と靭性のバランスが良好になるので、
前記熱間加工に際して成形比を１．５以上することが好
ましい。本発明でいう「成形比」とは、Ａ0 を加工前の
断面積、Ａを加工後の断面積とした場合の（Ａ0 ／Ａ）
のことを指す。
【００３８】なお、組識における旧オーステナイト粒の
結晶粒度がＪＩＳ粒度番号４以上の場合は特に靭性の優
れたものとなる。
結晶粒度がＪＩＳ粒度番号４以上の場合は特に靭性の優
れたものとなる。
【００３９】以下、実施例により本発明を詳しく説明す
る。
る。
【００４０】
【実施例】表１に示す化学組成の鋼を１５０ｋｇ真空溶
解炉を用いて溶製した。表１における鋼１〜１０は化学
組成が本発明で規定する範囲内にある本発明例、鋼１１
〜１８は成分のいずれかが本発明で規定する含有量の範
囲から外れた比較例である。
解炉を用いて溶製した。表１における鋼１〜１０は化学
組成が本発明で規定する範囲内にある本発明例、鋼１１
〜１８は成分のいずれかが本発明で規定する含有量の範
囲から外れた比較例である。
【００４１】
【表１】
【００４２】次いで、これらの鋼を１２５０℃に加熱し
てから１０００℃で仕上げる熱間鍛造を行って直径６０
ｍｍの丸棒を作製した。なお、熱間鍛造後の冷却条件を
冷却速度が５〜３５℃／分となるように空冷又は放冷し
て３００℃まで冷却し、丸棒の組識を調整した。
てから１０００℃で仕上げる熱間鍛造を行って直径６０
ｍｍの丸棒を作製した。なお、熱間鍛造後の冷却条件を
冷却速度が５〜３５℃／分となるように空冷又は放冷し
て３００℃まで冷却し、丸棒の組識を調整した。
【００４３】こうして得られた丸棒のＲ／２部位置（Ｒ
は丸棒の半径）から、ＪＩＳ１４Ａ号の引張試験片及び
ＪＩＳ３号の２ｍｍＵノッチシャルピー衝撃試験片を採
取し、室温での引張強度と衝撃値を調査した。又、JIS
G 0555の図３に則って試験片を採取し、鏡面研磨した幅
が１５ｍｍで高さが２０ｍｍの被検面をナイタルで腐食
した後に、倍率４００倍の光学顕微鏡で観察して組識観
察を行った。
は丸棒の半径）から、ＪＩＳ１４Ａ号の引張試験片及び
ＪＩＳ３号の２ｍｍＵノッチシャルピー衝撃試験片を採
取し、室温での引張強度と衝撃値を調査した。又、JIS
G 0555の図３に則って試験片を採取し、鏡面研磨した幅
が１５ｍｍで高さが２０ｍｍの被検面をナイタルで腐食
した後に、倍率４００倍の光学顕微鏡で観察して組識観
察を行った。
【００４４】表２に、上記の各種試験の結果を示す。
又、図１に各供試材の引張強度と衝撃値の関係を整理し
て示す。
又、図１に各供試材の引張強度と衝撃値の関係を整理し
て示す。
【００４５】
【表２】
【００４６】表２及び図１から、本発明例に係る試験番
号の１〜１０の場合、所望の強度と靭性、つまり、室温
での９３０ＭＰａ以上のＴＳと５８Ｊ／ｃｍ2 以上の衝
撃値が得られており、強度−靭性バランスが良好である
ことが明らかである。
号の１〜１０の場合、所望の強度と靭性、つまり、室温
での９３０ＭＰａ以上のＴＳと５８Ｊ／ｃｍ2 以上の衝
撃値が得られており、強度−靭性バランスが良好である
ことが明らかである。
【００４７】これに対して比較例に係る試験番号の１１
〜１８の場合には、少なくとも強度と靭性のいずれか一
方が所望の値に達していない。
〜１８の場合には、少なくとも強度と靭性のいずれか一
方が所望の値に達していない。
【００４８】
【発明の効果】本発明の高強度高靭性非調質鋼材は、室
温でのＴＳが９３０ＭＰａ以上でＪＩＳ３号シャルピー
衝撃試験片での室温衝撃値が５８Ｊ／ｃｍ2 以上の高い
強度と靭性を有しているので、機械構造部品などの素材
として利用することができる。この高強度高靭性非調質
鋼材は比較的容易に低コストで製造することができる。
温でのＴＳが９３０ＭＰａ以上でＪＩＳ３号シャルピー
衝撃試験片での室温衝撃値が５８Ｊ／ｃｍ2 以上の高い
強度と靭性を有しているので、機械構造部品などの素材
として利用することができる。この高強度高靭性非調質
鋼材は比較的容易に低コストで製造することができる。
【図１】実施例で用いた鋼材の引張強度と衝撃値の関係
を示す図である。
を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】重量％で、Ｃ：０．２１〜０．２７％、Ｓ
ｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：２．０％を超えて
２．５％以下、Ｓ：０．０３０〜０．０７０％、Ｃｒ：
０．３〜０．６％、Ｍｏ：０．１〜０．５％、Ｖ：０．
１〜０．２％、Ｎ：０．０１〜０．０３％、Ｃｕ：０〜
１．０％、Ｎｉ：０〜０．２％、Ｎｂ：０〜０．１％、
Ｔｉ：０〜１．０％、Ａｌ：０〜０．０３％、Ｐｂ：０
〜０．５０％、Ｃａ：０〜０．０１％、Ｓｅ：０〜０．
５％、Ｔｅ：０〜０．０５％、Ｂｉ：０〜０．４％を含
有し、残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、不純物中
のＰは０．０３％以下で、組織の９０％以上がベイナイ
ト又はフェライト・ベイナイト組織である室温での引張
強度が９３０ＭＰａ以上でＪＩＳ３号シャルピー衝撃試
験片における室温衝撃値が５８Ｊ／ｃｍ2 以上の高強度
高靭性非調質鋼材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11068707A JP2000265245A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 高強度高靭性非調質鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11068707A JP2000265245A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 高強度高靭性非調質鋼材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000265245A true JP2000265245A (ja) | 2000-09-26 |
Family
ID=13381530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11068707A Pending JP2000265245A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 高強度高靭性非調質鋼材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000265245A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111118403A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-05-08 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种Ti微合金化高强韧性贝氏体非调质钢及其控锻控冷工艺和生产工艺 |
| CN113088820A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-09 | 苏州雷格姆海洋石油设备科技有限公司 | 深海井口套管挂用8630mod3-85k锻件的生产工艺 |
| CN113862576A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-31 | 宝武杰富意特殊钢有限公司 | 一种非调质钢、曲轴及其生产方法 |
-
1999
- 1999-03-15 JP JP11068707A patent/JP2000265245A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111118403A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-05-08 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种Ti微合金化高强韧性贝氏体非调质钢及其控锻控冷工艺和生产工艺 |
| CN111118403B (zh) * | 2020-03-06 | 2020-11-03 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种Ti微合金化高强韧性贝氏体非调质钢及其控锻控冷工艺和生产工艺 |
| CN113088820A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-09 | 苏州雷格姆海洋石油设备科技有限公司 | 深海井口套管挂用8630mod3-85k锻件的生产工艺 |
| CN113862576A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-31 | 宝武杰富意特殊钢有限公司 | 一种非调质钢、曲轴及其生产方法 |
| CN113862576B (zh) * | 2021-09-30 | 2022-12-02 | 宝武杰富意特殊钢有限公司 | 一种非调质钢、曲轴及其生产方法 |
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