JP2007023310A - 機械構造用鋼材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 C:0.05〜0.5%、Si:2.5%以下、Mn:0.2〜2.5%、P:0.025%以下、S:0.03%以下、O:0.002%以下を含有し、残部がFeおよび不可避不純物である線状または棒状の機械構造用鋼材であって、鋼材表面から深さ0.15×R(Rは鋼材半径、以下同じ)までの領域では、フェライト組織の面積率が10%超・40%以下であって、このフェライト組織以外の残部組織としてベイナイト組織単相、またはベイナイト組織に加えてマルテンサイト組織およびパーライト組織の1種以上が形成されており、前記表面から深さ0.15×Rまでの領域の平均ビッカース硬さHv1と、深さ0.5×Rから鋼材中心までの領域の平均ビッカース硬さHv2との差(Hv1−Hv2)が、20未満である機械構造用鋼材。
Description
耐粗粒化性を改善する方法として、例えば特許文献2は、NbやTiなどによって結晶粒の粗大化を防止することを提案している。しかし、特許文献2によれば常に特定の元素(Nb、Ti)を添加する必要があり、その適用範囲が限定される。
[C:0.05〜0.5%(質量%の意味、以下同じ)]
Cは、鋼の硬さを確保するために必要な元素であり、その量が0.05%未満であれば硬度が不足する。好ましくは0.08%以上含有させる。しかし多すぎると靱性が低下するため、C量は0.5%以下、好ましくは0.45%以下に抑える。
Siは、鋼の溶製時に脱酸剤として有効である他、耐摩耗性や耐ピッチング性にも有効に作用する。好ましくは0.02%以上含有させる。しかし多すぎると冷間鍛造時の変形抵抗を高め、金型寿命を低下させるため、Si量は2.5%以下、好ましくは2.0%以下に抑える。
Mnは、脱酸剤・脱硫剤として、および焼入性向上元素として働くため、0.2%以上、好ましくは0.3%以上含有させる。しかし多すぎると冷間鍛造時の変形抵抗を高め、金型寿命を低下させるため、Mn量は、2.5%以下、好ましくは2.0%以下に抑える。
Pは、粒界偏析や中心偏析を引き起こし、靱性を低下させるので、0.025%以下、好ましくは0.010%以下に抑える。
Sは、被削性を向上させる元素であり添加しても良い。好ましくは0.002%以上添加する。しかし過剰添加はMnS介在物が多量に生成して靱性が低下するため、S量は0.03%以下、好ましくは0.02%以下に抑える。
Oは、多量に存在すると、靱性を低下させる酸化物が多量に形成されるため、0.002%以下、好ましくは0.0015%以下に抑える。
[Al:0.1%以下(0%を含まない)、Nb:0.05%以下(0%を含まない)、Ti:0.2%以下(0%を含まない)、V:0.35%以下(0%を含まない)、N:0.025%以下(0%を含まない)]
Al、Nb、TiおよびVは、Nと微細な窒化物を形成して結晶粒を微細化する効果を有するため、添加してもよい。それぞれの好ましい下限は、Al:0.01%、Nb:0.01%、Ti:0.001%、V:0.01%、N:0.001%、より好ましい下限は、Al:0.015%、Nb:0.015%、Ti:0.002%、V:0.02%、N:0.003%である。しかしこれらの過剰添加は、窒化物が粗大になり、かえってその効果が低下するため、Al:0.1%以下、Nb:0.05%以下、Ti:0.2%以下、V:0.35%以下、N:0.025%以下に抑える。それぞれの好ましい上限は、Al:0.08%、Nb:0.045%、Ti:0.18%、V:0.30%、N:0.020%である。
Ni、Cr、Moは、マルテンサイトやベイナイト組織を生成し易くする作用を有し、焼鈍後の軟化特性を向上させる効果を有するため添加してもよい。それぞれの好ましい下限はNi:0.02%、Cr:0.02%、Mo:0.01%、より好ましい下限はNi:0.03%、Cr:0.03%、Mo:0.02%である。しかし過剰添加はその効果が低下するので、Ni:2.5%以下、Cr:3%以下、Mo:1%以下に抑える。それぞれの好ましい上限はNi:2.0%、Cr:2.5%、Mo:0.8%である。
Bは鋼材の焼入性を高める作用を有し、しかも結晶粒界を強化して衝撃特性を高める作用も有するため添加してもよい。好ましいB量の下限は0.001%であり、より好ましくは0.0015%以上である。しかし過剰添加はその効果が飽和し、またB量が多過ぎると、B窒化物が生成し易くなって冷間鍛造性に悪影響を及ぼし得るので、0.03%以下、好ましくは0.025%以下に抑える。
CaおよびMgは、被削性を向上させる元素であり、必要に応じて添加してもよい。それぞれの好ましい下限はCa:0.005%、Mg:0.005%、より好ましい下限はCa:0.010%、Mg:0.010%である。しかし過剰添加により介在物が多量に生成し、靱性が低下するため、それぞれCa:0.02%以下、Mg:0.05%以下に抑える。それぞれの好ましい上限はCa:0.018%、Mg:0.04%である。
本発明の機械構造用鋼材は、本発明の効果を阻害しない限り、さらに別の成分を含有していてもよいが、通常、残部はFeおよび不可避不純物である。
球状化焼鈍後の線材を冷間鍛造し(高さ=直径×1.5の試験片を圧下率50%で押しつぶし)、次いで焼入れ(850℃×1時間加熱した後に油冷)または浸炭焼入れ(930℃×3時間加熱した後に油冷)した。表面から深さ0.5×Rの位置でのオーステナイト結晶粒度(JIS G 0551)を測定した。その結果を表2に示す。
Claims (5)
- C :0.05〜0.5%(質量%の意味、以下同じ)、
Si:2.5%以下(0%を含まない)、
Mn:0.2〜2.5%、
P :0.025%以下(0%を含まない)、
S :0.03%以下(0%を含まない)、
O :0.002%以下(0%を含まない)を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物である線状または棒状の機械構造用鋼材であって、
鋼材表面から深さ0.15×R(Rは鋼材半径、以下同じ)までの領域では、フェライト組織の面積率が10%超・40%以下であって、このフェライト組織以外の残部組織としてベイナイト組織単相、またはベイナイト組織に加えてマルテンサイト組織およびパーライト組織の1種以上が形成されており、
前記表面から深さ0.15×Rまでの領域の平均ビッカース硬さHv1と、深さ0.5×Rから鋼材中心までの領域の平均ビッカース硬さHv2との差(Hv1−Hv2)が、20未満であることを特徴とする機械構造用鋼材。 - さらに、
Al:0.1%以下(0%を含まない)、
Nb:0.05%以下(0%を含まない)、
Ti:0.2%以下(0%を含まない)、
V :0.35%以下(0%を含まない)
のいずれか1種以上を、
N:0.025%以下(0%を含まない)
と共に含有する請求項1に記載の機械構造用鋼材。 - さらに、
Ni:2.5%以下(0%を含まない)、
Cr:3%以下(0%を含まない)、
Mo:1%以下(0%を含まない)
のいずれか1種以上を含有する請求項1または2に記載の機械構造用鋼材。 - さらに、
B:0.03%以下(0%を含まない)を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の機械構造用鋼材。 - さらに、
Ca:0.02%以下(0%を含まない)、および/または
Mg:0.05%以下(0%を含まない)
を含有する請求項1〜4のいずれかに記載の機械構造用鋼材。
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