JP2005314810A - 高周波焼入れ用鋼 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 C:0.20%以上0.40%未満、Si:0.35〜2.0%、Mn:0.05〜2.0%、P:0.030%以下、S:0.005〜0.1%、Cr:0.05〜2.0%、N:0.010%以下、B:0.0003〜0.0030%、Al:0.001〜0.05%を含有し、固溶B:(0.0061×P−0.00001)%以上、残部Fe及び不可避的不純物からなる鋼組成を有する高周波焼入れ用鋼である。
【選択図】 図1
Description
これらの本発明に係る高周波焼入れ用鋼は、往復動機関のクランクシャフト用として用いられることが、望ましい。
C:0.20%以上0.40%未満
Cは、鋼中にあっては含有量が多くなるほど強度及び硬さを増加し、靱性を低下するという炭化物の形態的効果を通じて破壊感受性が増加する。高周波焼入れ後の硬さは、C含有量に比例して増加するため、遅れ破壊が発生し易くなり、0.40%以上では遅れ破壊の発生頻度が増加する。一方、C含有量が0.20%未満では高周波焼入れ後の表面硬さが低下する等、所望の機械的性質を確保できない。そこで、本実施の形態では、C含有量は0.20%以上0.40%未満と限定する。同様の観点から、C含有量の上限は0.35%であることが望ましく、下限は0.25%であることが望ましい。
Siは、0.35%以上含有することにより溶製時に脱酸剤として鋼に作用するとともに、強化元素としても芯部硬さの向上に寄与する。しかし、Si含有量が2.0%を超えると芯部の靱性を劣化させるばかりでなく、被削性や冷間鍛造性にも悪影響を及ぼし生産性を低下する。そこで、本発明では、Si含有量は0.35%以上2.0%以下と限定する。同様の観点から、Si含有量の下限は0.5%であることが望ましく、上限は1.5%であることが望ましい。
Mnは、0.05%以上含有することにより、強度及び靭性を高めるとともに、焼入れ性を向上してCの共析濃度を上げ、初析フェライトの析出を抑制する。しかし、2.0%を超えて含有すると、ベイナイト組織の生成を招いて耐磨耗性及び被削性を顕著に低下する。そこで、本発明では、Mn含有量は0.05%以上2.0%以下と限定する。同様の観点から、Mn含有量の下限は0.5%であることが望ましく、上限は1.5%であることが望ましい。
Pは、本発明では不可避的不純物であり、P含有量が0.030%を超えるとオーステナイト粒界に粒界偏析を起こし、粒界強度を低下させて遅れ破壊が発生し易くなる。そこで、本発明では、P含有量は0.030%以下と限定する。同様の観点から、P含有量の上限は0.025%であることが望ましい。
Sは含有量が増すことにより硫化物として析出して被削性を改善する。しかし、S含有量が0.005%未満ではその効果が十分でなく、0.1%を超えると鋼中に硫化物の個数が増加し、研削割れの発生頻度が増加するとともに、Sの増加により熱間加工性が低下する。そこで、本発明では、S含有量は0.005%以上0.1%以下と限定する。同様の観点から、S含有量は、0.04%以上0.1%以下が望ましく、0.04%以上0.06%以下であることがより望ましい。
Crは、0.05%以上含有することにより、フェライト率の低減及びAc1変態点及びAc3変態点を低下するとともに、Ac1変態点及びAc3変態点間隔を狭めてマルテンサイト粒界へのベイナイト析出、未固溶フェライトの残存がなくなることにより、均一なマルテンサイトを得ることが可能となる。しかし、2.0%を超えて含有するとベイナイト組織の生成を招き、耐磨耗性及び被削性を顕著に低下させる。そこで、本発明では、Cr含有量は0.05%以上2.0%以下と限定する。同様の観点から、Cr含有量の下限は0.1%であることが望ましく、上限は1.5%であることが望ましい。
Nは、本発明においては重要な役割を果たす元素である。N含有量が0.010%以下であれば、粒界の固溶N量が減少しBNの形成を防ぎ固溶Bが多くなり、粒界強度が向上し遅れ破壊の発生を防止できる。そこで、本発明では、N含有量は0.010%以下と限定する。同様の観点から、N含有量の上限は0.008%であることが望ましい。
Bは、本発明において重要な役割を果たす元素である。B含有量が0.0003%以上であると、固溶状態でオーステナイト粒界に偏析を起こしP、Cu等の脆化元素を粒界から排除して粒界の強度を増加させる。しかし、B含有量が0.0030%を超えると、逆に粒界強度の低下を招く。そこで、本発明では、B含有量は0.0003%以上0.0030%以下と限定する。同様の観点から、B含有量の下限は0.0005%であることが望ましく、上限は0.0030%であることが望ましい。
Alは、脱酸作用及び結晶粒微細化作用を奏するとともに、鋼中でNと結合してAlNとなり、固溶Nを完全に固定し、BN析出を防止する。しかし、Al含有量が0.05%を超えると、このような効果は飽和し、むしろ靱性を低下させる。そこで、本発明では、Al含有量は0.001%以上0.05%以下と限定する。同様の観点から、Al含有量の下限は0.01%であることが望ましい。
Bは、オーステナイト粒界に偏析を起こしP、Cu等の脆化元素を粒界から排除し粒界強度を増加させる作用を奏するが、P添加量に応じて遅れ破壊の発生を抑制するのに必要な固溶状態にある固溶B量が変動する。溶製時に、Al含有量とTi、Nb、Zr又はVのうちの1つか2つ以上の元素の添加量を調整することにより粒界に偏析する固溶B量を調整することができる。
本発明では、Ti、Nb、Zr又はVは、いずれも、必要に応じて添加される任意添加元素である。これらの元素を1種単独で、又は2種以上を組み合わせて添加することにより、鋼中でNと結合して炭窒化物を析出させることにより固溶Nを完全固定して、BNの析出防止を図ることができる。
本発明では、Caは必要に応じて添加される任意添加元素である。Caは、0.0003%以上含有することにより被削性を高める。しかし、0.020%を超えて含有してもかかる効果は飽和し、コストが嵩むばかりである。
そこで、Caを添加する場合には、その含有量は0.0003%以上0.020%以下と限定することが望ましい。
上記以外の組成は、Fe及び不可避的不純物である。不可避的不純物としては、上述したP以外に、Ni、Mo、Cuがある。Ni及びMoは、遅れ破壊に対し特に影響はないため、Ni含有量は0.30%以下、Mo含有量は0.15%以下とすることが望ましい。また、CuもPと同様に粒界強度を低下させ遅れ破壊を発生し易くなるため、Cu含有量は0.30%以下であることが望ましい。
このように、本発明により、製品形状へ機械加工した後に高周波焼入れままでも遅れ破壊が発生し難いことから、例えば往復動機関のクランクシャフト用として好適に用いることができる耐遅れ破壊性に優れた高周波焼入れ用鋼材を提供できる。
Claims (5)
- 質量%で、C:0.20%以上0.40%未満、Si:0.35〜2.0%、Mn:0.05〜2.0%、P:0.030%以下、S:0.005〜0.1%、Cr:0.05〜2.0%、N:0.010%以下、B:0.0003〜0.0030%、Al:0.001〜0.05%を含有し、固溶B:(0.0061×P−0.00001)%以上、残部Fe及び不可避的不純物からなる鋼組成を有することを特徴とする高周波焼入れ用鋼。
- 質量%で、C:0.20%以上0.40%未満、Si:0.35〜2.0%、Mn:0.05〜2.0%、P:0.030%以下、S:0.04〜0.1%、Cr:0.05〜2.0%、N:0.010%以下、B:0.0003〜0.0030%、Al:0.001〜0.05%を含有し、固溶B:(0.0061×P−0.00001)%以上、残部Fe及び不可避的不純物からなる鋼組成を有することを特徴とする高周波焼入れ用鋼。
- さらに、質量%で、Ti:0.01〜0.15%、Nb:0.01〜0.10%、Zr:0.01〜0.10%及びV:0.01〜0.20%からなる群から選ばれた1種又は2種以上を含有する請求項1または2に記載された高周波焼入れ用鋼。
- さらに、Ca:0.0003%以上0.020%以下を含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載された高周波焼入れ用鋼。
- 往復動機関のクランクシャフト用として用いられる請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載された高周波焼入れ用鋼。
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JP2010285677A (ja) * | 2009-06-15 | 2010-12-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高周波焼入用鋼 |
CN101948987A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-01-19 | 武汉钢铁(集团)公司 | 一种高强度高韧性钢板及其制造方法 |
KR101225330B1 (ko) * | 2010-09-29 | 2013-01-25 | 현대제철 주식회사 | 피로강도가 우수한 크랭크샤프트용 고강도 쾌삭형 신 비조질강 및 그 제조 방법 |
JP2013108154A (ja) * | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 |
KR101388409B1 (ko) * | 2012-02-28 | 2014-04-25 | 현대제철 주식회사 | 비조질강 및 그 제조 방법 |
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