JP2700060B2

JP2700060B2 - 非調質鋼

Info

Publication number: JP2700060B2
Application number: JP61264049A
Authority: JP
Inventors: 勝典高田; 憲二礒川
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1986-11-07
Filing date: 1986-11-07
Publication date: 1998-01-19
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JPS63118055A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、鍛造や圧延などの塑性加工によって製造さ
れる部品、たとえばスピンドル，ナックルアーム，ハブ
などの素材として好適に利用される非調質鋼に関するも
のである。（従来の技術）従来、塑性加工、例えば熱間鍛造によって上記に例示
した部品を製作する場合に、熱間鍛造後に焼入れ・焼も
どじの熱処理を施すことも多い。この熱処理において
は、オーステナイト化のための加熱、オーステナイ
トからの冷却、焼入れ後の焼もどし、に代表される工
程を採用するのが普通である。しかしながら、このような熱処理（調質処理）を行な
う場合には、鍛造品を再加熱するための加熱炉や、加熱
後に冷却するための焼入槽および焼もどしを行うための
テンパー炉などを必要とするため、設備費がかさむと共
に、作業工程が多くコスト高になる。そこで、上記のような調質処理を行なわなくとも高強
度が得られるように、鋼中にバナジウム（Ｖ）を添加さ
せたＶ含有非調質鋼が開発されている。（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来のＶ入り非調質鋼で
は、鍛造や圧延等の塑性加工後に所望の硬さを得るため
に、制御鍛造や制御圧延の管理を厳密にする必要があ
り、例えば温度や冷却速度を高い精度でコントロールす
る必要があり、制御鍛造や制御圧延の際の管理が十分で
ないときには硬さや靭性にばらつきを生じやすいという
問題点を有しており、通常の鍛造や圧延によっては安定
した硬さおよび靭性を得ることが困難であるという問題
点があった。（発明の目的）本発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、従来のように制御鍛造や制御圧延の際にさほ
ど厳密な管理を行なわなくとも、通常の鍛造条件，圧延
条件で安定した硬さおよび靭性をもつ塑性加工品を得る
ことが可能である非調質鋼を提供することを目的として
いるものである。［発明の構成］本発明による非調質鋼は、重量％で、 C:0.3〜0.8％、 Si:1％以下、 Mn:0.3〜2.5％、 Cr:3％以下、 Sol.Al:0.01〜0.10％、 N:0.005〜0.03％、でかつ、 C:0.60×Ceq≦Ｃ≦0.95×Ceq 〔ただし、Ceq＝１−0.19（％Si）−0.13（％Mn）−0.1
7（％Cr）〕、 Mn＋Cr:1.5％以上、を含み、残部Feおよび不純物よりなり、鍛造や圧延など
の塑性加工後にパーライト面積率が80％以上である組織
を有していることを特徴としているものである。また、本発明による非調質鋼は、必要に応じて、Ni:2
％以下,Cu:2％以下,Mo:0.5％以下のうちから選ばれる１
種または２種以上を含有し、 0.60×Ceq≦Ｃ≦0.95×Ceq 〔ただし、Ceq＝１−0.19（％Si）−0.13（％Mn）−0.1
7（％Cr）−0.05（％Ni＋％Cu）−0.56（％Mo）〕であることを徴としており、同じく必要に応じて、V:0.
06％以下,Nb:0.1％以下,Ti:0.1％以下,Zr:0.1％以下の
うちから選ばれる１種または２種以上を含有しているこ
とを特徴としており、同じく必要に応じて、S:0.2％以
下,Pb:0.3％以下,Bi:0.3％以下,Te:0.1％以下,Se:0.1％
以下,Ca:0.01％以下のうちから選ばれる１種または２種
以上を含有していることを特徴としているものである。次に、本発明による非調質鋼の成分範囲（重量％）の
限定理由について説明する。 C:0.3〜0.8％Ｃは鍛造品や圧延品などの塑性加工品の強度を確保す
るのに有効な元素であり、このような効果を得るために
は0.3％以上含有させることが必要である。しかし、多
すぎると靭性が劣化するので0.8％以下とした。 Si:1％以下 Siは鋼溶製時において脱酸作用を有する元素である
が、多すぎると靭性を劣化させるので１％以下とした。 Mn:0.3〜2.5％ Mnは鋼溶製時において脱酸作用および脱硫作用を有し
ていると共に、介在物の形態を制御して鍛造品等の塑性
加工品の強度を高めるのに有効な元素であり、このよう
な効果を得るためには0.3％以上含有させることが必要
である。しかし、含有量が多すぎると被削性を劣化させ
ると共に、延性を低下させるので2.5％以下とすること
が必要である。 Cr:3％以下 Crは鍛造品等の塑性加工品の強度を高めるのに有効な
元素であり、このような効果を得るためにより好ましく
は0.1％以上含有させるのが良い。しかし、多すぎると
強度が大きくなりすぎ、靭性が劣化することとなるの
で、３％以下とする必要がある。また、強度のより一層の向上ならびに良好な靭性の確
保のためにはMn＋Crで1.5％以上とすることが必要であ
る。 Sol.Al:0.01〜1.10％ Alは鋼の溶製時において強い脱酸作用を有する元素で
あり、鋼中の酸化物系介在物を減少させると共に、結晶
粒度を調整して強度を高めるのに有効であるので、この
ような効果を得るために0.01％以上とした。しかし、含
有量が多すぎると結晶粒度を大きくし、靭性を劣化させ
るようになるので0.10％以下とすることが必要である。 N:0.005〜0.03％Ｎは鍛造品等の塑性加工品の結晶粒度を調整するのに
有効な元素であり、結晶粒度を調整して強度および靭性
を向上させるのに有効であるので、このような効果を得
るために0.005％以上とした。しかし、多く添加しよう
とした場合にブローホールが発生しやすくなり、鋼材の
健全性が損なわれるようになるので0.03％以下とした。 C:0.60×Ceq≦Ｃ≦0.95×Ceq Ｃは上記のように0.3〜0.8％の範囲とするが通常の鍛
造・圧延→冷却によってパーライト量が面積率で80％以
上となるようにするためには、0.60×Ceq≦Ｃに規制す
る必要がある。また、Ｃ当量が多すぎると通常の鍛造・
圧延→冷却で初期炭化物が生成しやすくなり、被削性が
低下するので、Ｃ≦0.95×Ceqに規制する必要がある。
なお、この場合におけるCeqは、上記の基本元素によ
り、 Ceq＝１−0.19（％Si）−0.13（％Mn）−0.17（％Cr）で表わされるものである。 Ni:2％以下,Cu:2％以下.Mo:0.5％以下のうちから選ばれ
る１種または２種以上 Ni,Cu,Moはいずれもフェライトの析出を長時間側に移
行させ、強度および靭性を向上させるのに有効な元素で
あるので、強度および靭性をより一層向上させたいとき
に、Ni,Cu,Moのうちから選ばれる１種または２種以上を
必要に応じて含有させるのもよい。しかし、多量に含有
させても添加効果の向上はさほどみられず、かえって靭
性を劣化させるので、添加するとしてもNiは２％以下、
Cuも２％以下、Moは0.5％以下とする必要がある。な
お、Ni,Cu,Moの添加によって炭素当量は変化し、この場
合にも上記の理由から0.60×Ceq≦Ｃ≦0.95×Ceqとする
必要があり、Ceqは上記の基本元素および任意添加元素
により、Ceq＝１−0.19（％Si）−0.13（％Mn）−0.17
（％Cr）−0.05（％Ni＋％Cu）−0.56（％Mo）で表わされるものとなる。 V:0.06％以下,Nb:0.1％以下,Ti:0.1％以下,Zr:0.1％以
下のうちから選ばれる１種または２種以上 V,Nb,Ti,Zrはいずれも結晶粒を微細化して強度および
軸性を向上させるのに有効な元素であるので、強度およ
び靭性をより一層向上させたいときに、V,Nb,Ti,Zrのう
ちから選ばれる１種または２種以上を必要に応じて含有
させるのもよい。しかし、多量に含有させても添加効果
の向上はさほどみられずかえって靭性を劣化させるの
で、添加するとしても、Ｖは0.06％以下、Nbは0.1％以
下、Tiも0.1％以下,Zrも0.1％以下とする必要がある。 S:0.2％以下,Pb:0.3％以下,Bi:0.3％以下,Te:0.1％以
下,Se:0.1％以下,Ca:0.01％以下のうちから選ばれる１
種または２種以上 S,Pb,Bi,Te,Se,Caはいずれも被削性を向上させる元素
であるので、被削性が良好であることが要求される場合
にはこれらのうちから選ばれる１種または２種以上を適
量添加するのもよい。しかしながら、添加量が多すぎる
と熱間加工性を低下させたり靭性を劣化させたりするの
で、添加するとしても、Ｓは0.2％以下,Pbは0.3％以
下、Biも0.3％以下、Teは0.1％以下、Seも0.1％以下,Ca
は0.01％以下とする必要がある。このような化学成分をもつ本発明による非調質鋼にお
いては、鍛造や圧延などの塑性加工後にパーライト面積
率が80％以上であるように規制しているが、この理由
は、通常の条件（例えば温度でいえば1150〜1200℃程
度）における鍛造および圧延などの塑性加工、ならびに
塑性加工後になされるある程度冷却速度にばらつきを有
する通常の冷却においても安定した硬さを得ることがで
きるようにし、靭性のばらつきを小さなものにできるよ
うにするためである。このように、本発明による非調質
鋼では、従来の非調質鋼の場合ほど厳しい制御鍛造，制
御圧延の条件管理が要求されなくとも、安定した硬さお
よび靭性が得られるように、パーライト面積率を80％以
上、残部が実質的にフェライトであるようにしており、
このためには0.60×Ceq≦Ｃであるように規制した。（実施例）第１表に示す化学成分の鋼を溶製したのち造塊し、各
鋼に対し熱間圧延を行なって直径35mmの圧延材とし、次
いで温度1200℃で熱間鍛造を行なって直径25mmの丸棒材
としたのち空冷して供試材とした。次に、各供試材のパーライト面積率，シャルピー衝撃
値およびビッカース硬さを測定したところ、第２表およ
び第１図に示す結果が得られた。また、供試材No.1において、熱間鍛造の際の温度およ
び冷却速度を変化させてパーライト面積率を変化させ、
パーライト面積率による硬さ変化（ΔHv）を調べた。なお、この場合の硬さ変化（ΔHv）は、ΔHv＝硬さ
（パーライト面積率95％）−硬さ（任意のパーライト面
積率）で表わされるものとした。この結果を第３表に示す。第３表に示すように、パーライト面積率が80％以上で
あれば硬さの変化はさほど大きくないことが認められ
る。また、第２表に示す結果より明らかなように、Cr＋Mn
量が1.5％よりも少ない比較鋼No.1,2,4はいずれもシャ
ルピー衝撃値が低く靭性に劣っていることが認められ、
また、Al量が0.01％よりも少ない比較鋼No.3もシャルピ
ー衝撃値が低く靭性に劣っていることが認められた。ま
た、パーライト面積率が80％よりも少ない比較鋼No.1,
3,4の場合には安定した硬さを得ることができず、靭性
のばらつきが大きいものであった。これに対して、本発明鋼の成分範囲を満足する供試鋼
No.5〜16はいずれもシャルピー衝撃値が高く靭性にすぐ
れたものであり、かつまたパーライト面積率が80％以上
であるため硬さの安定したものであり、靭性のばらつき
は小さいものであることが認められた。そして、基本成
分の鋼に対してNi,Mo,Cuのうちの１種以上を添加した場
合（No.8,9,13,14,16）では強度および靭性をより一層
向上させることが可能であり、V,Nb,Ti,Zrのうちの１種
以上を添加した場合（No.10,11,13,15,16）では結晶粒
を微細化することによって強度および靭性をより一層向
上させることが可能であり、S,Pb,Bi,Te,Se,Caのうちの
１種以上を添加した場合（No.12,14,15,16）では被削性
をより一層向上させることが可能であることが認められ
た。４［発明の効果］以上説明してきたように、本発明による非調質鋼は、
重量％で、 C:0.3〜0.8％、 Si:1％以下、 Mn:0.3〜2.5％、 Cr:3％以下、 Sol.Al:0.01〜0.10％、 N:0.005〜0.03％、でかつ、 C:0.60×Ceq≦Ｃ≦0.95×Ceq ［ただし、Ceq＝１−0.19（％Si）−0.13（％Mn）−0.1
7（％Cr）］、 Mn＋Cr:1.5％以上、を含み、必要に応じて、Ni:2％以下,Cu:2％以下,Mo:0.5
％以下のうちから選ばれる１種または２種以上を含有
し、この場合は、 0.60×Ceq≦Ｃ≦0.95×Ceq ［ただし、Ceq＝１−0.19（％Si）−0.13（％Mn）−0.1
7（％Cr）−0.05（％Ni＋％Cu）−0.56（％Mo）］に規制し、同じく必要に応じて、V:0.06％以下,Nb:0.1
％以下,Ti:0.1％以下,Zr:0.1％以下のうちから選ばれる
１種または２種以上を含有し、同じく必要に応じてS:0.
2％以下,Pb:0.3％以下,Bi:0.3％以下,Te:0.1％以下,Se:
0.1％以下,Ca:0.01％以下のうちから選ばれる１種また
は２種以上を含有し、残部Feおよび不純物よりなり、鍛
造や圧延などの塑性加工後にパーライト面積率が80％以
上である組織を有するものであるから、従来のように制
御鍛造や制御圧延の際にさほど厳密な条件管理を行なわ
なくとも、通常の鍛造条件や圧延条件で安定した硬さを
得ることが可能であり、靭性のばらつきの少ない品質の
安定した非調質鋼よりなる塑性加工品を提供することが
できるという非常に優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】第１図はこの発明の実施例において選択した各供試鋼の
ビッカース硬さとシャルピー衝撃値との関係を示す説明
図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．重量％で、 C:0.3〜0.8％、 Si:1％以下、 Mn:0.3〜2.5％、 Cr:3％以下、 Sol.Al:0.01〜0.10％、 N:0.005〜0.03％、でかつ、 C:0.60×Ceq≦Ｃ≦0.95×Ceq ［ただし、Ceq＝１−0.19（％Si）−0.13（％Mn）−0.1
7（％Cr）］、 Mn＋Cr:1.5％以上、を含み、残部Feおよび不純物よりなり、塑性加工後にパ
ーライト面積率が80％以上である組織を有することを特
徴とする非調質鋼。２．S:0.2％以下,Pb:0.3％以下,Bi:0.3％以下,Te:0.1％
以下,Se:0.1％以下,Ca:0.01％以下のうちから選ばれる
１種または２種以上を含有している特許請求の範囲第
（１）項に記載の非調質鋼。３．重量％で、 C:0.3〜0.8％、 Si:1％以下、 Mn:0.3〜2.5％、 Cr:3％以下、 Sol.Al:0.01〜0.10％、 N:0.005〜0.03％、 Ni:2％以下,Cu:2％以下,Mo:0.5％以下のうちから選ばれ
る１種または２種以上、でかつ、 0.60×Ceq≦Ｃ≦0.95×Ceq ［ただし、Ceq＝１−0.19（％Si）−0.13（％Mn）−0.1
7（％Cr）−0.05（％Ni＋％Cu）−0.56（％Mo）］、 Mn＋Cr:1.5％以上、を含み、残部Feおよび不純物よりなり、塑性加工後にパ
ーライト面積率が80％以上である組織を有することを特
徴とする非調質鋼。４．S:0.2％以下,Pb:0.3％以下,Bi:0.3％以下,Te:0.1％
以下,Se:0.1％以下,Ca:0.01％以下のうちから選ばれる
１種または２種以上を含有している特許請求の範囲第
（３）項に記載の非調質鋼。５．重量％で、 C:0.3〜0.8％、 Si:1％以下、 Mn:0.3〜2.5％、 Cr:3％以下、 Sol.Al:0.01〜0.10％、 N:0.005〜0.03％、 V:0.06％以下,Nb:0.1％以下,Ti:0.1％以下,Zr:0.1％以
下のうちから選ばれる１種または２種以上、でかつ、 C:0.60×Ceq≦Ｃ≦0.95×Ceq ［ただし、Ceq＝１−0.19（％Si）−0.13（％Mn）−0.1
7（％Cr）］、 Mn＋Cr:1.5％以上、を含み、残部Feおよび不純物よりなり、塑性加工後にパ
ーライト面積率が80％以上である組織を有することを特
徴とする非調質鋼。６．S:0.2％以下,Pb:0.3％以下,Bi:0.3％以下,Te:0.1％
以下,Se:0.1％以下,Ca:0.01％以下のうちから選ばれる
１種または２種以上を含有している特許請求の範囲第
（５）項に記載の非調質鋼。７．重量％で、 C:0.3〜0.8％、 Si:1％以下、 Mn:0.3〜2.5％、 Cr:3％以下、 Sol.Al:0.01〜0.10％、 N:0.005〜0.03％、 Ni:2％以下,Cu:2％以下,Mo:0.5％以下のうちから選ばれ
る１種または２種以上、 V:0.06％以下,Nb:0.1％以下,Ti:0.1％以下,Zr:0.1％以
下のうちから選ばれる１種または２種以上、でかつ、 0.60×Ceq≦Ｃ≦0.95×Ceq ［ただし、Ceq＝１−0.19（％Si）−0.13（％Mn）−0.1
7（％Cr）−0.05（％Ni＋％Cu）−0.56（％Mo）］、 Mn＋Cr:1.5％以上、を含み、残部Feおよび不純物よりなり、塑性加工後にパ
ーライト面積率が80％以上である組織を有することを特
徴とする非調質鋼。８．S:0.2％以下,Pb:0.3％以下,Bi:0.3％以下,Te:0.1％
以下,Se:0.1％以下,Ca:0.01％以下のうちから選ばれる
１種または２種以上を含有している特許請求の範囲第
（７）項に記載の非調質鋼。