JP2563164B2

JP2563164B2 - 高強度非調質強靭鋼

Info

Publication number: JP2563164B2
Application number: JP61103368A
Authority: JP
Inventors: 勝典高田; 利光藤井; 憲二礒川
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1986-05-06
Filing date: 1986-05-06
Publication date: 1996-12-11
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: JPS62260040A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は高強度非調質強靭鋼に関する。

（従来の技術及び問題点）機械構造用鋼のうちでも特に強度を必要とする強靭鋼
は、従来、主として焼入れ焼戻しによる調質を施して使
用されていたが、近年の省エネルギー化の要請に伴い、
焼入れ焼戻しを施さないで使用できる非調質鋼が開発さ
れた。

非調質鋼の場合、焼入れ焼戻しに代え得る手段として
は、例えば、Ｃ≧0.35％を含む炭素鋼を対象とし、フェ
ライト＋パーライト組織のフェライト基地中にＶ炭窒化
物を析出させてＶの析出硬化を利用したもの、或いは更
にMnを若干高めたもの等がある。

しかし、この種のものを一例とする従来の非調質鋼で
は、特に靭性が低いという欠点があるため、靭性を必要
とする機械構造部品、例えばナックルアーム等々の自動
車用足廻り部品に使用するには十分でない。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、強度を有す
ると共に優れた靭性を備え、必要に応じて良好な被削性
を備えた非調質鋼を提供することを目的とするものであ
る。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明者は、従来の非調質
鋼について化学成分、組織、製造プロセスなど各面から
再検討を試みた結果、組織中にパーライトやマルテンサ
イトが存在すると靭性が得られず、特にパーライトが共
存すると靭性劣化が著しくなることが判明したため、こ
れらを含まないベイナイト又はベイナイト＋フェライト
組織とし、これと化学成分との関係について更に実験研
究を重ね、本発明をなしたものである。

すなわち、本発明に係る高強度非調質強靭鋼は、C:0.
15〜0.30％、Si:0.5％未満、Mn:0.4〜2.0％及びMo:0.1
〜0.7％を含み、必要に応じて、Cr≦２％及びNi≦２％
のうちの１種又は２種と、Ti:0.01〜0.1％、V:0.05〜0.
5％及びAl:0.01〜0.5％のうちの１種又は２種以上と、
Ｓ≦0.15％、Pb≦0.30％、Ca≦0.0100％、Bi≦0.30％及
びTe≦0.30％のうちの１種又は２種以上とを単独又は組
合わせて含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼
であって、鍛造、冷却後の組織がベイナイト又はベイナ
イト＋フェライトであることを特徴とするものである。

以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

まず、本発明の非調質鋼における化学成分の限定理由
を説明する。

Ｃは強度を確保するために少なくとも0.15％を必要と
するが、多量に含有せしめると靭性劣化をもたらすの
で、0.30％を上限とする。

Siは脱酸元素として添加するが、多すぎると靭性が劣
化するため、0.5％未満で添加する。

Mnは強度を確保するために0.4％以上、望ましくは0.9
％以上を添加する。しかし、過度に添加すると被削性を
悪化させるので、上限を2.0％とする。

Moは強度を増し靭性を確保する元素であると共にベイ
ナイトの析出を容易にするので、そのために0.1％以上
を添加する。しかし、多すぎると靭性の劣化をまねくの
で、0.7％を上限とする。

以上の各元素は必須成分として含有せしめるが、以下
に示す元素を必要に応じて添加することができる。

Cr、Niは特に強度を必要とする場合に適宜添加するこ
とができる。添加するときは、それらの１種又は２種を
Cr≦２％、Ni≦２％の範囲で添加するが、各元素とも上
限を超えて多くすると、靭性の劣化をまねくので好まし
くない。

Ti、Ｖ、Alは強度が必要な場合並びに鍛造による組織
微細化を可能にして靭性も改善できるので、適宜添加す
ることができる。添加するときは、それらの１種又は２
種以上を、Ti:0.01〜0.1％、V:0.05〜0.5％、Al:0.01〜
0.5％の範囲で添加する。各元素ともその下限は上記効
果を得るために必要な量であり、その上限を超えて多く
添加すると靭性の劣化をまねくので好ましくない。

Ｓ、Pb、Ca、Bi、Teは被削性を必要とする場合、それ
らの１種又は２種以上を適宜添加することができる。添
加するときは、Ｓ≦0.15％、Pb≦0.30％、Ca≦0.0100
％、Bi≦0.30％、Te:0.30％の範囲で添加するのが好ま
しく、各元素とも上限を超えて多くすると、熱間加工性
や靭性の劣化をまねくことになる。

上記化学成分を有する鋼は、焼入れ焼戻しによる調質
をせずに製造され、熱間鍛造の後、空冷等により冷却
し、その際に冷却速度をコントロールしてベイナイト又
はベイナイト＋フェライトの組織を得る。従来の非調質
鋼はフェライト＋パーライト組織を有し、パーライトが
存在するために靭性が劣っていたのに対し、本発明では
上記の如く特定の化学成分を有する鋼につきベイナイト
を主体とする組織、すなわち、フェライトを共存させ得
るが、パーライトやマルテンサイトを含まない組織にす
ることにより、特に靭性の向上を図ったものである。ベ
イナイト＋マンテンサイトの場合、高強度は得られるも
のの靭性が劣化し、またベイナイト＋フェライトにパー
ライトを共存させると、強度は一応のレベルに達するも
のの、やはり靭性が劣る。

次に本発明の一実施例を示す。

（実施例）第１表に示す化学成分（wt％）を有する鋼を溶製、造
塊後、60D圧延材を製造し、これを1200℃で鍛伸して25D
鍛造材を得、空冷にて冷却速度をコントロールしてベイ
ナイト又はベイナイト＋フェライト組織を得た。但し、
同表中の従来材No.1は、従来法によりフェライト＋パー
ライト組織とした。

得られた鍛造材について硬さを測定すると共にシャル
ピー衝撃試験（JIS3号試験片、2mmUノッチ）による衝撃
値を求めた。これらの結果を第２表に示す。第２表から
明らかなように、従来材No.1は靭性が劣っているのに対
し、本発明材No.4〜９はいずれも衝撃値５〜6kgf・m/cm
²以上、硬さ（Hv）約240以上を十分満たしており、高強
度で靭性に優れている。なお、比較材No.2、３は、いず
れかの成分が本発明範囲外であるため、特に硬さが得ら
れていない。

次に、非調質鋼における組織と強度及び靭性との関係
を調べるために、本発明範囲内の化学成分を有する第１
表中の供試材No.6について、60D圧延材を1200℃で鍛伸
して25D鍛造材を得、冷却速度をコントロールして第３
表に示すミクロ組織を得た。その結果、第３表に示すと
うり、ベイナイト又はベイナイト＋フェライト組織の本
発明材Ａ、Ｂは靭性、強度とも優れているのに対し、マ
ルテンサイトが共存する比較材Ｃ及びパーライトが共存
する比較材Ｄはいずれも靭性が劣っている。

また、被削性を調べるために、第１表に示す供試材N
o.4、９について、50D圧延材を1200℃に加熱して鍛造
し、30D鍛造材を得、冷却速度をコントロールして硬さ
を調整した後、超硬旋削による切削テストを行った。な
お、得られたミクロ組織はベイナイトに微量フェライト
を含むものであった。また、切削テストは次の条件で行
い、切削速度を変化させて工具寿命（min）により被削
性を評価し、その結果を第４表に示す。

切削テスト…工具:P10 送り:0.2mm/rev 切込み:2mm 工具寿命:V_B＝0.2mm 切削油：なし第４表からわかるように、快削元素を適量含む供試材
No.9は、No.4にくらべて顕著に被削性が改善されてい
る。

（発明の目的）以上詳述したように、本発明によれば、従来の非調質
鋼に比べて高強度であると共に特に靭性が優れ、被削性
も改善することができるので、非調質鋼の適用範囲を著
しく拡大することが可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭51−20718（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−255957（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−17053（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−35663（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−260042（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で（以下、同じ）、C:0.15〜0.30
％、Si:0.5％未満、Mn:0.4〜2.0％及びMo:0.1〜0.7％を
含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼であっ
て、鍛造、冷却後の組織がバイナイト又はベイナイト＋
フェライトであることを特徴とする高強度非調質強靭
鋼。
【請求項２】C:0.15〜0.30％、Si:0.5％未満、Mn:0.4〜
2.0％及びMo:0.1〜0.7％を含み、更にCr≦２％及びNi≦
２％のうちの１種又は２種を含み、残部がFe及び不可避
的不純物からなる鋼であって、鍛造、冷却後の組織がベ
イナイト又はベイナイト＋フェライトであることを特徴
とする高強度非調質強靭鋼。
【請求項３】C:0.15〜0.30％、Si:0.5％未満、Mn:0.4〜
2.0％及びMo:0.1〜0.7％を含み、更にTi:0.01〜0.1％、
V:0.05〜0.5％及びAl:0.01〜0.5％のうちの１種又は２
種以上を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼
であって、鍛造、冷却後の組織がベイナイト又はベイナ
イト＋フェライトであることを特徴とする高強度非調質
強靭鋼。
【請求項４】C:0.15〜0.30％、Si:0.5％未満、Mn:0.4〜
2.0％及びMo:0.1〜0.7％を含み、更にＳ≦0.15％、Pb≦
0.30％、Ca≦0.0100％、Bi≦0.30％及びTe≦0.30％のう
ちの１種又は２種以上を含み、残部がFe及び不可避的不
純物からなる鋼であって、鍛造、冷却後の組織がベイナ
イト又はベイナイト＋フェライトであることを特徴とす
る高強度非調質強靭鋼。
【請求項５】C:0.15〜0.30％、Si:0.5％未満、Mn:0.4〜
2.0％及びMo:0.1〜0.7％を含み、更にCr≦２％及びNi≦
２％のうちの１種又は２種と、Ti:0.01〜0.1％、V:0.05
〜0.5％及びAl:0.01〜0.5％のうちの１種又は２種以上
とを含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼であ
って、鍛造、冷却後の組織がベイナイト又はベイナイト
＋フェライトであることを特徴とする高強度非調質強靭
鋼。
【請求項６】C:0.15〜0.30％、Si:0.5％未満、Mn:0.4〜
2.0％及びMo:0.1〜0.7％を含み、更にCr≦２％及びNi≦
２％のうちの１種又は２種と、Ｓ≦0.15％、Pb≦0.30
％、Ca≦0.0100％、Bi≦0.30％及びTe≦0.30％のうちの
１種又は２種以上とを含み、残部がFe及び不可避的不純
物からなる鋼であって、鍛造、冷却後の組織がベイナイ
ト又はベイナイト＋フェライトであることを特徴とする
高強度非調質強靭鋼。
【請求項７】C:0.15〜0.30％、Si:0.5％未満、Mn:0.4〜
2.0％及びMo:0.1〜0.7％を含み、更にTi:0.01〜0.1％、
V:0.05〜0.5％及びAl:0.01〜0.5％のうちの１種又は２
種以上と、Ｓ≦0.15％、Pb≦0.30％、Ca≦0.0100％、Bi
≦0.30％及びTe≦0.30％のうちの１種又は２種以上とを
含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼であっ
て、鍛造、冷却後の組織がベイナイト又はベイナイト＋
フェライトであることを特徴とする高強度非調質強靭
鋼。