JP2002180194A - 衝撃特性の異方性に優れる非調質鋼 - Google Patents
衝撃特性の異方性に優れる非調質鋼Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 フェライト・パーライトあるいはベイナイト
などのＳを含有する熱間圧延用あるいは熱間鍛造用の非
調質鋼において、硫化物の数、大きさ、形態を一定の範
囲内に制御して圧延方向に垂直なＴ方向の靱性を改善し
た非調質鋼を提供する。 【解決手段】 鋼の圧延又は鍛造方向に垂直な衝撃値：
ＣTと圧延又は鍛造方向に平行な衝撃値：ＣLとが関係式
（１）で決定されるとき、図１に示すＣL≧２５Ｊ／ｃ
ｍ2、（Ｋ−１）Ｉ≦２、ｍ≦２を満足する範囲の鋼で
あることを特徴する圧延又は鍛造方向に垂直な方向の衝
撃特性に優れる非調質鋼。 ＣT＝ＣLｅｘｐ（−ｍ（Ｋ−１）Ｉ） ・・・・・
（１）
などのＳを含有する熱間圧延用あるいは熱間鍛造用の非
調質鋼において、硫化物の数、大きさ、形態を一定の範
囲内に制御して圧延方向に垂直なＴ方向の靱性を改善し
た非調質鋼を提供する。 【解決手段】 鋼の圧延又は鍛造方向に垂直な衝撃値：
ＣTと圧延又は鍛造方向に平行な衝撃値：ＣLとが関係式
（１）で決定されるとき、図１に示すＣL≧２５Ｊ／ｃ
ｍ2、（Ｋ−１）Ｉ≦２、ｍ≦２を満足する範囲の鋼で
あることを特徴する圧延又は鍛造方向に垂直な方向の衝
撃特性に優れる非調質鋼。 ＣT＝ＣLｅｘｐ（−ｍ（Ｋ−１）Ｉ） ・・・・・
（１）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延あるいは
熱間鍛造用の非調質鋼、特に圧延方向あるいは鍛造方向
に垂直な方向の衝撃値が良好な非調質鋼に関する。
熱間鍛造用の非調質鋼、特に圧延方向あるいは鍛造方向
に垂直な方向の衝撃値が良好な非調質鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱間圧延または鍛造後空冷ままで必要な
強度が得られる非調質鋼は、従来の焼入焼戻しを行った
焼戻しマルテンサイト鋼と比較して、工程省略によるコ
ストダウンやリードタイムの短縮が可能となるため、機
械構造用鋼に多く用いられている。しかし、非調質鋼
は、焼戻しマルテンサイト鋼と比較して靭性が悪いとい
う欠点がある。この欠点の改善を目的としてＳを積極的
に添加して、フェライト・パーライト組織を微細化する
技術として特公昭６０−４５２５０号公報に開示の技術
がある。これらは、ＭｎＳによって熱間圧延または鍛造
温度域のオーステナイト結晶粒成長を抑制し、さらに、
粒内のＭｎＳが核となって粒内フェライト変態を促進す
るという技術である。また、鋼中に存在するＭｎＳは応
力集中源になるため、被削性を改善する効果があり、そ
のためにもＳの積極添加が行われている。
強度が得られる非調質鋼は、従来の焼入焼戻しを行った
焼戻しマルテンサイト鋼と比較して、工程省略によるコ
ストダウンやリードタイムの短縮が可能となるため、機
械構造用鋼に多く用いられている。しかし、非調質鋼
は、焼戻しマルテンサイト鋼と比較して靭性が悪いとい
う欠点がある。この欠点の改善を目的としてＳを積極的
に添加して、フェライト・パーライト組織を微細化する
技術として特公昭６０−４５２５０号公報に開示の技術
がある。これらは、ＭｎＳによって熱間圧延または鍛造
温度域のオーステナイト結晶粒成長を抑制し、さらに、
粒内のＭｎＳが核となって粒内フェライト変態を促進す
るという技術である。また、鋼中に存在するＭｎＳは応
力集中源になるため、被削性を改善する効果があり、そ
のためにもＳの積極添加が行われている。
【０００３】しかし、圧延または鍛造方向に延伸したＭ
ｎＳが多量に存在する場合には、圧延方向または鍛造方
向と垂直な方向（Ｔ方向という。）の材料の衝撃特性が
劣化するという新たな問題点が発生する。
ｎＳが多量に存在する場合には、圧延方向または鍛造方
向と垂直な方向（Ｔ方向という。）の材料の衝撃特性が
劣化するという新たな問題点が発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記のようにフェライト・パーライト型非
調質鋼には、ミクロ組織微細化や被削性改善のために硫
化物を含有させることがあるが、硫化物が圧延方向や鍛
造方向に延伸してＴ方向の靱性が劣化するので、フェラ
イト・パーライトあるいはベイナイトなどのＳを含有す
る熱間圧延用あるいは熱間鍛造用の非調質鋼において、
硫化物の数、大きさ、形態を一定の範囲内に制御して圧
延方向に垂直なＴ方向の靱性を改善した非調質鋼を提供
することである。
する課題は、上記のようにフェライト・パーライト型非
調質鋼には、ミクロ組織微細化や被削性改善のために硫
化物を含有させることがあるが、硫化物が圧延方向や鍛
造方向に延伸してＴ方向の靱性が劣化するので、フェラ
イト・パーライトあるいはベイナイトなどのＳを含有す
る熱間圧延用あるいは熱間鍛造用の非調質鋼において、
硫化物の数、大きさ、形態を一定の範囲内に制御して圧
延方向に垂直なＴ方向の靱性を改善した非調質鋼を提供
することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段は、請求項１の発明では、鋼の圧延又
は鍛造方向に垂直な衝撃値：ＣTと圧延又は鍛造方向に
平行な衝撃値：ＣLとが関係式（１）で決定されると
き、ＣL≧２５Ｊ／ｃｍ2、（Ｋ−１）Ｉ≦２、ｍ≦２を
満足する範囲の鋼であることを特徴する圧延又は鍛造方
向に垂直な方向の衝撃特性に優れる非調質鋼である。
めの本発明の手段は、請求項１の発明では、鋼の圧延又
は鍛造方向に垂直な衝撃値：ＣTと圧延又は鍛造方向に
平行な衝撃値：ＣLとが関係式（１）で決定されると
き、ＣL≧２５Ｊ／ｃｍ2、（Ｋ−１）Ｉ≦２、ｍ≦２を
満足する範囲の鋼であることを特徴する圧延又は鍛造方
向に垂直な方向の衝撃特性に優れる非調質鋼である。
【０００６】
【数４】 ＣT＝ＣLｅｘｐ（−ｍ（Ｋ−１）Ｉ） ・・・・・（１） ただし、式（１）において、 ＣT：鋼の圧延または鍛造方向に垂直な衝撃値（Ｊ／ｃ
ｍ2） ＣL：鋼の圧延または鍛造方向に平行な衝撃値（Ｊ／ｃ
ｍ2） ｍ：定数 であり、Ｋは下記式（２）、Ｉは下記式（３）から求め
られる値である。
ｍ2） ＣL：鋼の圧延または鍛造方向に平行な衝撃値（Ｊ／ｃ
ｍ2） ｍ：定数 であり、Ｋは下記式（２）、Ｉは下記式（３）から求め
られる値である。
【０００７】
【数５】 Ｋ＝（１＋２λ）／（１＋２／λ） ・・・・・・・（２） ただし、式（２）において、 λ：硫化物系介在物の延伸率（アスペクト比）
【０００８】
【数６】 Ｉ＝ＬＮ1/2 ・・・・・・・・・・・・（３） ただし、式（３）は硫化物系介在物の大きさと量を示す
式であり、式（３）において、 Ｌ：検査面に観察された長径０．５μｍ以上の硫化物系
介在物の平均長さ（μｍ） Ｎ：検査面に観察された長径０．５μｍ以上の硫化物系
介在物単位面積あたりの個数（個／ｍｍ2）である。
式であり、式（３）において、 Ｌ：検査面に観察された長径０．５μｍ以上の硫化物系
介在物の平均長さ（μｍ） Ｎ：検査面に観察された長径０．５μｍ以上の硫化物系
介在物単位面積あたりの個数（個／ｍｍ2）である。
【０００９】請求項２の発明では、非調質鋼は、その鋼
成分が、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．７０％、Ｓｉ：
０．０５〜１．８０％、Ｍｎ：０．２０〜３．５０％、
Ｓ：０．０３〜０．２０％、Ａｌ：０．００３〜０．１
０％、Ｎ：０．００３〜０．０２５％を含有し、さらに
硫化物形態を制御する化学成分として、Ｍｎよりも硫化
物を形成しやすい元素、および、Ｍｎと化合物を形成す
る元素を含有し、残部がFｅおよび不可避不純物からな
ることを特徴とする請求項１の手段における圧延方向あ
るいは鍛造方向に垂直な方向の衝撃特性に優れる非調質
鋼である。
成分が、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．７０％、Ｓｉ：
０．０５〜１．８０％、Ｍｎ：０．２０〜３．５０％、
Ｓ：０．０３〜０．２０％、Ａｌ：０．００３〜０．１
０％、Ｎ：０．００３〜０．０２５％を含有し、さらに
硫化物形態を制御する化学成分として、Ｍｎよりも硫化
物を形成しやすい元素、および、Ｍｎと化合物を形成す
る元素を含有し、残部がFｅおよび不可避不純物からな
ることを特徴とする請求項１の手段における圧延方向あ
るいは鍛造方向に垂直な方向の衝撃特性に優れる非調質
鋼である。
【００１０】請求項３の発明では、非調質鋼は、さらに
質量％で、Ｏ：０．０１％以下、Ｃｒ：１．５０％以
下、Ｍｏ：１．００％以下、Ｎｉ：１．５０％以下、
Ｂ：０．０１５％以下、から選択したいずれか１種また
は２種以上を含有することを特徴とする請求項２の手段
における圧延方向あるいは鍛造方向に垂直な方向の衝撃
特性に優れる非調質鋼である。
質量％で、Ｏ：０．０１％以下、Ｃｒ：１．５０％以
下、Ｍｏ：１．００％以下、Ｎｉ：１．５０％以下、
Ｂ：０．０１５％以下、から選択したいずれか１種また
は２種以上を含有することを特徴とする請求項２の手段
における圧延方向あるいは鍛造方向に垂直な方向の衝撃
特性に優れる非調質鋼である。
【００１１】請求項４の発明では、非調質鋼は、質量％
で、Ｖ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｔ
ｉ：０．５０％以下、から選択したいずれか１種または
２種以上を含有することを特徴とする請求項３の手段に
おける圧延方向あるいは鍛造方向に垂直な方向の衝撃特
性に優れる非調質鋼である。
で、Ｖ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｔ
ｉ：０．５０％以下、から選択したいずれか１種または
２種以上を含有することを特徴とする請求項３の手段に
おける圧延方向あるいは鍛造方向に垂直な方向の衝撃特
性に優れる非調質鋼である。
【００１２】請求項５の発明では、非調質鋼は、質量％
で、Ｂｉ：０．３０％以下、Ｐｂ：０．３０％以下、か
ら選択した１種または２種を含有することを特徴とする
請求項４の手段における圧延方向あるいは鍛造方向に垂
直な方向の衝撃特性に優れる非調質鋼である。
で、Ｂｉ：０．３０％以下、Ｐｂ：０．３０％以下、か
ら選択した１種または２種を含有することを特徴とする
請求項４の手段における圧延方向あるいは鍛造方向に垂
直な方向の衝撃特性に優れる非調質鋼である。
【００１３】請求項６の発明では、非調質鋼は、 熱間圧延または熱間鍛造の開始温度≧１１００℃ 鋼塊断面積／圧延方向あるいは鍛造方向に垂直な断面積
からなる鍛錬比≦５０の条件のうち、いずれか一方また
は両方の条件を満たす鍛造により硫化物形態制御されて
いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項の手
段における圧延方向あるいは鍛造方向に垂直な方向の衝
撃特性に優れる非調質鋼である。
からなる鍛錬比≦５０の条件のうち、いずれか一方また
は両方の条件を満たす鍛造により硫化物形態制御されて
いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項の手
段における圧延方向あるいは鍛造方向に垂直な方向の衝
撃特性に優れる非調質鋼である。
【００１４】本発明の手段のＴ方向衝撃値の改善につい
て説明する。本発明は、熱間圧延用あるいは熱間鍛造用
の非調質鋼に含有される硫化物の数、大きさおよび形態
を一定の範囲内に制御することにより、Ｔ方向衝撃値を
改善している。この場合、請求項１に示したＴ方向衝撃
値と圧延方向と平行な方向（Ｌ方向という。）の衝撃値
すなわちＬ方向衝撃値との関係を示す式（１）は、L.Ji
ang等によって提唱された理論式［Steel research,68,
(1997),pp.163-168.］である。この式（１）において、
ｍ、（Ｋ−１）Ｉ、およびｌｎＣTを上述の範囲に制御
するためには、硫化物組成を変更して熱間圧延または鍛
造時の変形抵抗を高めて硫化物の延伸を抑制する方法に
よるか、熱間圧延条件または熱間鍛造条件を制御して硫
化物の延伸を抑制する方法によるものとする。
て説明する。本発明は、熱間圧延用あるいは熱間鍛造用
の非調質鋼に含有される硫化物の数、大きさおよび形態
を一定の範囲内に制御することにより、Ｔ方向衝撃値を
改善している。この場合、請求項１に示したＴ方向衝撃
値と圧延方向と平行な方向（Ｌ方向という。）の衝撃値
すなわちＬ方向衝撃値との関係を示す式（１）は、L.Ji
ang等によって提唱された理論式［Steel research,68,
(1997),pp.163-168.］である。この式（１）において、
ｍ、（Ｋ−１）Ｉ、およびｌｎＣTを上述の範囲に制御
するためには、硫化物組成を変更して熱間圧延または鍛
造時の変形抵抗を高めて硫化物の延伸を抑制する方法に
よるか、熱間圧延条件または熱間鍛造条件を制御して硫
化物の延伸を抑制する方法によるものとする。
【００１５】まず、前者の方法のためには、Ｍｎよりも
硫化物を形成しやすい元素である、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、
Ｍｇの添加が有効であり、その他の硫化物形成元素、例
えば、Ｓｒ、Ａｌ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｌｉ、Ｎｄ、Ｔ
ｈ、Ｂｅ、Ｋ、Ｎａを添加しても良い。さらに、Ｓと同
様にＭｎと化合物を形成する元素、例えばＳｅ、Ｔｅを
添加しても良く、硫化物中に固溶して熱間での硫化物の
変形抵抗を増大させる元素、例えばＯを添加しても良
い。後者については、圧延温度または鍛造温度を高温と
する、すなわち圧延開始温度または鍛造開始温度を１１
００℃以上とするか、あるいは、鍛錬比の抑制する、す
なわち断面積比５０以下とすることが有効である。
硫化物を形成しやすい元素である、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、
Ｍｇの添加が有効であり、その他の硫化物形成元素、例
えば、Ｓｒ、Ａｌ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｌｉ、Ｎｄ、Ｔ
ｈ、Ｂｅ、Ｋ、Ｎａを添加しても良い。さらに、Ｓと同
様にＭｎと化合物を形成する元素、例えばＳｅ、Ｔｅを
添加しても良く、硫化物中に固溶して熱間での硫化物の
変形抵抗を増大させる元素、例えばＯを添加しても良
い。後者については、圧延温度または鍛造温度を高温と
する、すなわち圧延開始温度または鍛造開始温度を１１
００℃以上とするか、あるいは、鍛錬比の抑制する、す
なわち断面積比５０以下とすることが有効である。
【００１６】さらに、請求項２〜５の手段における非調
質鋼の成分限定理由を以下に説明する。なお、％は質量
％で示す。
質鋼の成分限定理由を以下に説明する。なお、％は質量
％で示す。
【００１７】Ｃ：０．０１〜０．７０％ Ｃは、鋼の強度を確保するために添加する元素で、Ｃが
０．０１％未満では強度の確保が不十分であり、０．７
０％を超えると靭性が低下するので、Ｃは０．０１〜
０．７０％とする。
０．０１％未満では強度の確保が不十分であり、０．７
０％を超えると靭性が低下するので、Ｃは０．０１〜
０．７０％とする。
【００１８】Ｓｉ：０．０５〜１．８０％ Ｓｉは、製鋼での脱酸効果と、鋼の強度確保のために添
加する元素で、Ｓｉが０．０５％未満では脱酸効果が不
十分であり、１．８０％を超えると熱間加工性が低下す
るので、Ｓｉは０．０５〜１．８０％とする。
加する元素で、Ｓｉが０．０５％未満では脱酸効果が不
十分であり、１．８０％を超えると熱間加工性が低下す
るので、Ｓｉは０．０５〜１．８０％とする。
【００１９】Ｍｎ：０．２０〜３．５０％ Ｍｎは、焼入性を向上させるために添加する元素であ
り、また、Ｓと硫化物を生成して被削性を向上させるた
めに、不可欠な元素である。さらに、ＭｎＳはオーステ
ナイト粒成長を抑制したり、粒内フェライト変態や粒内
ベイナイト変態を促進するために、フェライト・パーラ
イト組織やベイナイト組織を微細化する効果もある。Ｍ
ｎが０．２０％未満ではこの効果が小さく、２．５０％
を超えると加工性が低下するので、Ｍｎは０．２０〜
３．５０％とする。
り、また、Ｓと硫化物を生成して被削性を向上させるた
めに、不可欠な元素である。さらに、ＭｎＳはオーステ
ナイト粒成長を抑制したり、粒内フェライト変態や粒内
ベイナイト変態を促進するために、フェライト・パーラ
イト組織やベイナイト組織を微細化する効果もある。Ｍ
ｎが０．２０％未満ではこの効果が小さく、２．５０％
を超えると加工性が低下するので、Ｍｎは０．２０〜
３．５０％とする。
【００２０】Ｓ：０．０３〜０．２０％ Ｓは、硫化物を形成して被削性を改善させる元素であ
る。また、熱間加工のために１１００℃以上に加熱した
場合にオーステナイト粒成長を抑制するため、非調質鋼
では靭性を高める効果がある。これらの効果を得るに
は、最低０．０３％以上必要であり、望ましくは０．０
５％以上必要である。しかし、Ｓが０．２０％を超える
と硫化物の応力集中効果により靭性を劣化させるので、
Ｓは０．０３〜０．２０％とする。
る。また、熱間加工のために１１００℃以上に加熱した
場合にオーステナイト粒成長を抑制するため、非調質鋼
では靭性を高める効果がある。これらの効果を得るに
は、最低０．０３％以上必要であり、望ましくは０．０
５％以上必要である。しかし、Ｓが０．２０％を超える
と硫化物の応力集中効果により靭性を劣化させるので、
Ｓは０．０３〜０．２０％とする。
【００２１】Ａｌ：０．００３〜０．１０％ Ａｌは、Ｓｉと同様に製鋼での脱酸のために添加する元
素である。また、ＡｌＮを形成しオーステナイト粒微細
化に寄与する。その効果を得るには、Ａｌは０．００３
％以上必要であり、０．２０％を超えて添加すると、Ａ
ｌ酸化物により靭性や被削性が劣化するので、Ａｌは
０．００３〜０．１０％とする。
素である。また、ＡｌＮを形成しオーステナイト粒微細
化に寄与する。その効果を得るには、Ａｌは０．００３
％以上必要であり、０．２０％を超えて添加すると、Ａ
ｌ酸化物により靭性や被削性が劣化するので、Ａｌは
０．００３〜０．１０％とする。
【００２２】Ｎ：０．００３〜０．０２５％ Ｎは、強靭化のために添加する元素である。また、Ｎ
は、ＡｌＮなどの窒化物を生成してオーステナイト粒微
細化の効果がある。その効果を得るには、Ｎは０．００
３％以上必要であり、０．０２５％を超えて添加しても
その効果は飽和するので、Ｎは０．００３〜０．０２５
％とする。
は、ＡｌＮなどの窒化物を生成してオーステナイト粒微
細化の効果がある。その効果を得るには、Ｎは０．００
３％以上必要であり、０．０２５％を超えて添加しても
その効果は飽和するので、Ｎは０．００３〜０．０２５
％とする。
【００２３】Ｏ：０．０１％以下 Ｏは、添加しなくてもよい。しかし、Ｏは硫化物中に固
溶して硫化物を球状化し、巨大化する効果がある。さら
に、酸化物は硫化物の核生成サイトにもなるために、Ｏ
は添加しても良い。しかし、過剰に添加すると衝撃値を
劣化させるため、上限を０．０１％とする。
溶して硫化物を球状化し、巨大化する効果がある。さら
に、酸化物は硫化物の核生成サイトにもなるために、Ｏ
は添加しても良い。しかし、過剰に添加すると衝撃値を
劣化させるため、上限を０．０１％とする。
【００２４】Ｃｒ：１．５０％以下 Ｃｒは、添加しなくても良い。しかし、Ｃｒは焼入性を
高め強度を向上させる効果がある。この場合、１．５０
％を超えるとコスト高となるので、上限を１．５０％と
する。
高め強度を向上させる効果がある。この場合、１．５０
％を超えるとコスト高となるので、上限を１．５０％と
する。
【００２５】Ｍｏ：１．００％以下 Ｍｏは、添加しなくても良い。しかし、ＭｏはＣｒと同
様の働きをし、焼入性を高め強度を向上させる。しか
し、１．００％を超えるとコスト高となるので、１．０
０％とする。
様の働きをし、焼入性を高め強度を向上させる。しか
し、１．００％を超えるとコスト高となるので、１．０
０％とする。
【００２６】Ｎｉ：１．５０％以下 Ｎｉは添加しなくても良い。しかし、ＮｉはＭｏと同様
の働きをし、焼入性を高め強度を向上させる。しかし、
１．５０％を超えるとコスト高となるので、１．５０％
以下とする。
の働きをし、焼入性を高め強度を向上させる。しかし、
１．５０％を超えるとコスト高となるので、１．５０％
以下とする。
【００２７】Ｂ：０．０１５％以下 Ｂは、添加しなくても良い。ところで、Ｂは熱間加工性
を向上させる効果を持つ。また、鋼中のＮと結合してＢ
Ｎを生成し、被削性改善にも寄与する。しかし、過剰に
添加するとＢ−constituentsが析出して靭性を劣化させ
るため、上限を０．０１５％とする。
を向上させる効果を持つ。また、鋼中のＮと結合してＢ
Ｎを生成し、被削性改善にも寄与する。しかし、過剰に
添加するとＢ−constituentsが析出して靭性を劣化させ
るため、上限を０．０１５％とする。
【００２８】Ｖ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．１０％以
下、Ｔｉ：０．５０％ Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉは、添加しなくても良いが選択的に添加
しても良い。Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉは鋼中に微細な炭窒化物を
生成し、これらの析出物により熱間加工時のオーステナ
イト粒径を微細化し靭性を向上させる。また、これらの
析出物の分散強化による強度向上効果もある。また、Ｔ
ｉはＳと結合してＴｉ2ＣＳを生成し、硫化物形態制御
元素および快削性物質として働く。ただし、多量に添加
すると靭性が劣化するため、Ｖは０．５０％、Ｎｂは
０．１０％、Ｔｉは０．５０％を上限とする。
下、Ｔｉ：０．５０％ Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉは、添加しなくても良いが選択的に添加
しても良い。Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉは鋼中に微細な炭窒化物を
生成し、これらの析出物により熱間加工時のオーステナ
イト粒径を微細化し靭性を向上させる。また、これらの
析出物の分散強化による強度向上効果もある。また、Ｔ
ｉはＳと結合してＴｉ2ＣＳを生成し、硫化物形態制御
元素および快削性物質として働く。ただし、多量に添加
すると靭性が劣化するため、Ｖは０．５０％、Ｎｂは
０．１０％、Ｔｉは０．５０％を上限とする。
【００２９】Ｐｂ：０〜０．３０％、Ｂｉ：０〜０．３
０％ Ｐｂ、Ｂｉは、添加しなくても良いが選択的に添加して
も良い。Ｐｂ、Ｂｉは鋼の被削性を改善する効果があ
る。過剰に添加しても効果は飽和し、コスト高となるた
め、上限をそれぞれ０．３０％とする。
０％ Ｐｂ、Ｂｉは、添加しなくても良いが選択的に添加して
も良い。Ｐｂ、Ｂｉは鋼の被削性を改善する効果があ
る。過剰に添加しても効果は飽和し、コスト高となるた
め、上限をそれぞれ０．３０％とする。
【００３０】次いで、請求項６の手段における製造条件
の限定理由を説明する。 熱間圧延または鍛造開始温度≧１１００℃ 硫化物のアスペクト比は熱間圧延温度または熱間鍛造温
度を高くするほど大きくなりにくいという性質がある。
特に、熱間圧延開始温度または熱間鍛造開始温度が１１
００℃以上の場合にアスペクト比の極端な上昇を抑制す
ることができる。そこで熱間圧延または鍛造開始温度≧
１１００℃とする。
の限定理由を説明する。 熱間圧延または鍛造開始温度≧１１００℃ 硫化物のアスペクト比は熱間圧延温度または熱間鍛造温
度を高くするほど大きくなりにくいという性質がある。
特に、熱間圧延開始温度または熱間鍛造開始温度が１１
００℃以上の場合にアスペクト比の極端な上昇を抑制す
ることができる。そこで熱間圧延または鍛造開始温度≧
１１００℃とする。
【００３１】鍛錬比≦５０ 鍛錬比（鋼塊断面積／圧延方向あるいは鍛造方向に垂直
な断面積）も、熱間圧延または鍛造温度と同様に硫化物
のアスペクト比に大きな影響を及ぼす。鍛錬比が５０以
下の場合に、アスペクト比の極端な上昇を抑制すること
ができる。そこで鍛錬比≦５０とする。
な断面積）も、熱間圧延または鍛造温度と同様に硫化物
のアスペクト比に大きな影響を及ぼす。鍛錬比が５０以
下の場合に、アスペクト比の極端な上昇を抑制すること
ができる。そこで鍛錬比≦５０とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】表１に示すＮｏ．１〜６、Ｎｏ．
９〜１５、Ｎｏ．１８〜２０の化学成分の非調質鋼を１
００ｋｇ真空溶解炉で溶製し、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎ
ｏ．１６、Ｎｏ．１７の化学成分の非調質鋼を９０ｔ電
気炉で溶製した。
９〜１５、Ｎｏ．１８〜２０の化学成分の非調質鋼を１
００ｋｇ真空溶解炉で溶製し、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎ
ｏ．１６、Ｎｏ．１７の化学成分の非調質鋼を９０ｔ電
気炉で溶製した。
【００３３】
【表１】
【００３４】その後、それぞれの鋼種を、表２に示す圧
延または鍛造開始温度と鍛練比の条件で、４０ｍｍ×６
５ｍｍ角の棒材に圧延および鍛造した。
延または鍛造開始温度と鍛練比の条件で、４０ｍｍ×６
５ｍｍ角の棒材に圧延および鍛造した。
【００３５】
【表２】
【００３６】Ｎｏ．１〜１０は、請求項２〜５のいずれ
かに１項に記載した化学成分に適合する発明鋼であり、
Ｎｏ．１１〜２０は請求項２〜５のいずれか１項に記載
した化学成分には適合しない比較鋼である。
かに１項に記載した化学成分に適合する発明鋼であり、
Ｎｏ．１１〜２０は請求項２〜５のいずれか１項に記載
した化学成分には適合しない比較鋼である。
【００３７】上記の角棒材からＴ方向およびＬ方向のシ
ャルピー衝撃試験片（２ｍｍ Ｕノッチ）を採取し、室
温での試験に供した。また、この角棒材の圧延方向と平
行な面の中央部分を用いて、硫化物密度Ｎ（個／ｍ
ｍ2）と平均長さＬ（μｍ）、アスペクト比λを求め、
Ｋ＝（１＋２λ）／（１＋２／λ）、Ｉ＝ＬＮ1/2に代
入して（Ｋ−１）Ｉを求めた。さらに、シャルピー衝撃
試験によって求めたＴ方向衝撃値ＣT（Ｊ／ｃｍ2）と、
Ｌ方向衝撃値ＣL（Ｊ／ｃｍ2）を用いて、下記式（１）
から、定数ｍの値を求めた。
ャルピー衝撃試験片（２ｍｍ Ｕノッチ）を採取し、室
温での試験に供した。また、この角棒材の圧延方向と平
行な面の中央部分を用いて、硫化物密度Ｎ（個／ｍ
ｍ2）と平均長さＬ（μｍ）、アスペクト比λを求め、
Ｋ＝（１＋２λ）／（１＋２／λ）、Ｉ＝ＬＮ1/2に代
入して（Ｋ−１）Ｉを求めた。さらに、シャルピー衝撃
試験によって求めたＴ方向衝撃値ＣT（Ｊ／ｃｍ2）と、
Ｌ方向衝撃値ＣL（Ｊ／ｃｍ2）を用いて、下記式（１）
から、定数ｍの値を求めた。
【００３８】
【数７】 ＣT＝ＣLｅｘｐ（−ｍ（Ｋ−１）Ｉ）・・・・・・・（１）
【００３９】
【実施例】本発明鋼と比較鋼について、（Ｋ−１）Ｉ、
ｍ、ＣL（Ｊ／ｃｍ2）、ＣLｅｘｐ（−ｍ（Ｋ−１）
Ｉ）、ＣT（Ｊ／ｃｍ2）の値を表３に示す。この表３か
らＮｏ．１〜１０の発明鋼は、本発明の請求項の範囲に
あることがわかる。本発明鋼は、図１のグラフに示すＣ
Lが２５Ｊ／ｃｍ2以上の範囲にある。
ｍ、ＣL（Ｊ／ｃｍ2）、ＣLｅｘｐ（−ｍ（Ｋ−１）
Ｉ）、ＣT（Ｊ／ｃｍ2）の値を表３に示す。この表３か
らＮｏ．１〜１０の発明鋼は、本発明の請求項の範囲に
あることがわかる。本発明鋼は、図１のグラフに示すＣ
Lが２５Ｊ／ｃｍ2以上の範囲にある。
【００４０】
【表３】
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の実施によ
り圧延あるいは鍛造方向と平行なＬ方向衝撃値が２５Ｊ
／ｃｍ2以上でありながら、圧延あるいは鍛造方向と垂
直なＴ方向の衝撃特性に優れた非調質鋼を得ることが可
能となり、優れた産業上の効果を奏する。
り圧延あるいは鍛造方向と平行なＬ方向衝撃値が２５Ｊ
／ｃｍ2以上でありながら、圧延あるいは鍛造方向と垂
直なＴ方向の衝撃特性に優れた非調質鋼を得ることが可
能となり、優れた産業上の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ｋ−１）ＩとｌｎＣＴの関係のグラフと本発
明の範囲を示す図である。
明の範囲を示す図である。
Claims (6)
- 【請求項１】 鋼の圧延又は鍛造方向に垂直な衝撃値：
ＣTと圧延又は鍛造方向に平行な衝撃値：ＣLとが関係式
（１）で決定されるとき、ＣL≧２５Ｊ／ｃｍ2、（Ｋ−
１）Ｉ≦２、ｍ≦２を満足する範囲の鋼であることを特
徴する圧延又は鍛造方向に垂直な方向の衝撃特性に優れ
る非調質鋼。 【数１】 ＣT＝ＣLｅｘｐ（−ｍ（Ｋ−１）Ｉ） ・・・・・（１） ただし、式（１）において、 ＣT：鋼の圧延または鍛造方向に垂直な衝撃値（Ｊ／ｃ
ｍ2） ＣL：鋼の圧延または鍛造方向に平行な衝撃値（Ｊ／ｃ
ｍ2） ｍ：定数 であり、Ｋは下記式（２）、Ｉは下記式（３）から求め
られる値である。 【数２】 Ｋ＝（１＋２λ）／（１＋２／λ） ・・・・・・・（２） ただし、式（２）において、 λ：硫化物系介在物の延伸率（アスペクト比） 【数３】 Ｉ＝ＬＮ1/2 ・・・・・・・・・・・・（３） ただし、式（３）は硫化物系介在物の大きさと量を示す
式であり、式（３）において、 Ｌ：検査面に観察された長径０．５μｍ以上の硫化物系
介在物の平均長さ（μｍ） Ｎ：検査面に観察された長径０．５μｍ以上の硫化物系
介在物単位面積あたりの個数（個／ｍｍ2） である。 - 【請求項２】 非調質鋼は、その鋼成分が、質量％で、
Ｃ：０．０１〜０．７０％、Ｓｉ：０．０５〜１．８０
％、Ｍｎ：０．２０〜３．５０％、Ｓ：０．０３〜０．
２０％、Ａｌ：０．００３〜０．１０％、Ｎ：０．００
３〜０．０２５％を含有し、さらに硫化物形態を制御す
る化学成分として、Ｍｎよりも硫化物を形成しやすい元
素、および、Ｍｎと化合物を形成する元素を含有し、残
部がFｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする
請求項１に記載の圧延方向あるいは鍛造方向に垂直な方
向の衝撃特性に優れる非調質鋼。 - 【請求項３】 非調質鋼は、さらに質量％で、Ｏ：０．
０１％以下、Ｃｒ：１．５０％以下、Ｍｏ：１．００％
以下、Ｎｉ：１．５０％以下、Ｂ：０．０１５％以下、
から選択したいずれか１種または２種以上を含有するこ
とを特徴とする請求項２に記載の圧延方向あるいは鍛造
方向に垂直な方向の衝撃特性に優れる非調質鋼。 - 【請求項４】 非調質鋼は、質量％で、Ｖ：０．５０％
以下、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．５０％以下、
から選択したいずれか１種または２種以上を含有するこ
とを特徴とする請求項３に記載の圧延方向あるいは鍛造
方向に垂直な方向の衝撃特性に優れる非調質鋼。 - 【請求項５】 非調質鋼は、質量％で、Ｂｉ：０．３０
％以下、Ｐｂ：０．３０％以下、から選択した１種また
は２種を含有することを特徴とする請求項４に記載の圧
延方向あるいは鍛造方向に垂直な方向の衝撃特性に優れ
る非調質鋼。 - 【請求項６】 非調質鋼は、 熱間圧延または熱間鍛造の開始温度≧１１００℃ 鋼塊断面積／圧延方向あるいは鍛造方向に垂直な断面積
からなる鍛錬比≦５０の条件のうち、いずれか一方また
は両方の条件を満たす鍛造により硫化物形態制御されて
いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記
載の圧延方向あるいは鍛造方向に垂直な方向の衝撃特性
に優れる非調質鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000377834A JP2002180194A (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | 衝撃特性の異方性に優れる非調質鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000377834A JP2002180194A (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | 衝撃特性の異方性に優れる非調質鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002180194A true JP2002180194A (ja) | 2002-06-26 |
Family
ID=18846502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000377834A Pending JP2002180194A (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | 衝撃特性の異方性に優れる非調質鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002180194A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6797231B2 (en) | 2001-11-15 | 2004-09-28 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Steel for machine structural use |
| JP2013007087A (ja) * | 2011-06-23 | 2013-01-10 | Daido Steel Co Ltd | 鍛造用鋼、並びに、鍛造品及びその製造方法 |
| WO2014136348A1 (ja) * | 2013-03-07 | 2014-09-12 | 新日鐵住金株式会社 | 非調質型軟窒化部品 |
| JP2019019411A (ja) * | 2017-07-12 | 2019-02-07 | 三菱製鋼株式会社 | 熱間鍛造用非調質鋼 |
| CN112697614A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-23 | 南京工程学院 | 一种含硫中碳钢大棒材中硫化物最大长度的检测方法 |
| CN115522139A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-12-27 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种活塞用F28MnVRE可锻非调质热轧圆钢及其制备方法 |
-
2000
- 2000-12-12 JP JP2000377834A patent/JP2002180194A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6797231B2 (en) | 2001-11-15 | 2004-09-28 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Steel for machine structural use |
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| US9956950B2 (en) | 2013-03-07 | 2018-05-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Non-thermal refined soft-nitrided component |
| JP2019019411A (ja) * | 2017-07-12 | 2019-02-07 | 三菱製鋼株式会社 | 熱間鍛造用非調質鋼 |
| JP7132000B2 (ja) | 2017-07-12 | 2022-09-06 | 三菱製鋼株式会社 | 熱間鍛造用非調質鋼 |
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| CN115522139A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-12-27 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种活塞用F28MnVRE可锻非调质热轧圆钢及其制备方法 |
| CN115522139B (zh) * | 2022-09-02 | 2023-12-08 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种活塞用F28MnVRE可锻非调质热轧圆钢及其制备方法 |
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