JP2768062B2 - 高強度強靭鋼の製造方法 - Google Patents
高強度強靭鋼の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高強度強靭鋼の製造方法
に関し、詳細には高靭性、高疲労強度、高耐力を有し、
且つ被削性に優れた高強度強靭鋼の製造方法に関するも
のである。
に関し、詳細には高靭性、高疲労強度、高耐力を有し、
且つ被削性に優れた高強度強靭鋼の製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】自動車や建設機械等に用いられている構
造用部品は、機械構造用炭素鋼や機械構造用合金鋼を素
材鋼とし、必要な強度・靭性を付与する目的で熱間鍛造
後、焼入れ・焼戻し処理を施すのが一般的である。また
近年では上記の様な調質処理に要するエネルギーを節約
すること及び仕掛り品の削減を図ることを目的として、
ＪＩＳ Ｇ ４０５１に規定された機械構造用炭素鋼や
ＪＩＳ Ｇ４１０６に規定された機械構造用マンガン鋼
に、ＶやＮｂ等の析出硬化型元素を添加した非調質鋼が
開発され、自動車のエンジン部品や足回り部品及び建設
機械部品に用いられている。上記非調質鋼は熱間加工後
冷却してフェライト・パーライト組織を形成し、ＶやＮ
ｂの炭化物や窒化物の析出硬化により所要の強度を得る
ものである。これによって引張強さや硬さのような静的
強度は確保されるが、組織の粗いオーステナイトから変
態したフェライト・パーライト組織を主体とするもので
あることから靭性が低い。一方オーステナイト結晶粒を
微細に形成してその状態から冷却したものも知られてい
るが、強度が増加するのに反比例して極端に靭性が低く
なり、合金鋼を焼入れ・焼戻し処理して製造されている
ものに比べると、疲労強度も低いという問題点を有して
いる。
造用部品は、機械構造用炭素鋼や機械構造用合金鋼を素
材鋼とし、必要な強度・靭性を付与する目的で熱間鍛造
後、焼入れ・焼戻し処理を施すのが一般的である。また
近年では上記の様な調質処理に要するエネルギーを節約
すること及び仕掛り品の削減を図ることを目的として、
ＪＩＳ Ｇ ４０５１に規定された機械構造用炭素鋼や
ＪＩＳ Ｇ４１０６に規定された機械構造用マンガン鋼
に、ＶやＮｂ等の析出硬化型元素を添加した非調質鋼が
開発され、自動車のエンジン部品や足回り部品及び建設
機械部品に用いられている。上記非調質鋼は熱間加工後
冷却してフェライト・パーライト組織を形成し、ＶやＮ
ｂの炭化物や窒化物の析出硬化により所要の強度を得る
ものである。これによって引張強さや硬さのような静的
強度は確保されるが、組織の粗いオーステナイトから変
態したフェライト・パーライト組織を主体とするもので
あることから靭性が低い。一方オーステナイト結晶粒を
微細に形成してその状態から冷却したものも知られてい
るが、強度が増加するのに反比例して極端に靭性が低く
なり、合金鋼を焼入れ・焼戻し処理して製造されている
ものに比べると、疲労強度も低いという問題点を有して
いる。
【０００３】上記問題点を解決するため、化学組成と熱
間加工後の冷却速度を調整することにより、組織をマル
テンサイトおよび／またはベイナイトとして高強度・高
靭性を得る非調質鋼が提案されている（例えば特開昭６
１−２３８９４１号や特開平１−１２９９５３号）。し
かしながら該非調質鋼であっても、合金鋼を焼入れ・焼
戻し処理を施したものに比較すると耐力比が低く、例え
ば引張強さが焼入れ・焼戻し処理材と同じ場合には十分
な耐力が得られず、高耐力が要求される部品には適用で
きない。そこで化学成分を調整して耐力の点で焼入れ・
焼戻し処理材と同程度のものを製造しようとすると、今
度は引張強さが高くなってしまい被削性が極端に低下す
るという問題がある。
間加工後の冷却速度を調整することにより、組織をマル
テンサイトおよび／またはベイナイトとして高強度・高
靭性を得る非調質鋼が提案されている（例えば特開昭６
１−２３８９４１号や特開平１−１２９９５３号）。し
かしながら該非調質鋼であっても、合金鋼を焼入れ・焼
戻し処理を施したものに比較すると耐力比が低く、例え
ば引張強さが焼入れ・焼戻し処理材と同じ場合には十分
な耐力が得られず、高耐力が要求される部品には適用で
きない。そこで化学成分を調整して耐力の点で焼入れ・
焼戻し処理材と同程度のものを製造しようとすると、今
度は引張強さが高くなってしまい被削性が極端に低下す
るという問題がある。
【０００４】また一方では部品の小型・軽量化の動きに
対応して、上記合金鋼を焼入れ・焼戻し処理を施して製
造したものや炭素鋼を鍛造焼入れして製造したものに比
べ、より高靭性で高疲労強度、高耐力を有し、さらに被
削性に優れた高強度鋼とその製造技術の開発が求められ
ている。例えば高靭性、高疲労強度および高耐力比を有
する鋼を得るには、ＪＩＳ Ｇ ４１０４に規定された
クロム鋼やＪＩＳ Ｇ４１０５に規定されたクロム・モ
リブデン鋼の中から中炭素系の鋼を選んで焼入れした
後、やや低目の焼戻し温度（４００〜５００℃）で焼戻
し処理するか、機械構造用炭素鋼を熱間鍛造後急冷（鍛
造焼入れ）し、低目の焼戻し温度にて焼戻し処理をすれ
ばよい。しかしながら上記中炭素系の鋼を使うと、被削
性が極端に低下するという問題を有している。
対応して、上記合金鋼を焼入れ・焼戻し処理を施して製
造したものや炭素鋼を鍛造焼入れして製造したものに比
べ、より高靭性で高疲労強度、高耐力を有し、さらに被
削性に優れた高強度鋼とその製造技術の開発が求められ
ている。例えば高靭性、高疲労強度および高耐力比を有
する鋼を得るには、ＪＩＳ Ｇ ４１０４に規定された
クロム鋼やＪＩＳ Ｇ４１０５に規定されたクロム・モ
リブデン鋼の中から中炭素系の鋼を選んで焼入れした
後、やや低目の焼戻し温度（４００〜５００℃）で焼戻
し処理するか、機械構造用炭素鋼を熱間鍛造後急冷（鍛
造焼入れ）し、低目の焼戻し温度にて焼戻し処理をすれ
ばよい。しかしながら上記中炭素系の鋼を使うと、被削
性が極端に低下するという問題を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、熱処理エネルギーの低減
が可能で、且つ高靭性，高疲労強度及び高耐力を有し、
さらに被削性に優れた高強度強靭鋼の製造方法を提供し
ようとするものである。
目してなされたものであって、熱処理エネルギーの低減
が可能で、且つ高靭性，高疲労強度及び高耐力を有し、
さらに被削性に優れた高強度強靭鋼の製造方法を提供し
ようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明に係る高強度強靭鋼の製造方法とは、Ｃ：0.04〜0.2
％，Ｓｉ：0.05〜２％，Ｍｎ：１〜３％，Ｃｒ：0.3 〜
３％，Ｔｉ：0.01〜0.05％，Ｂ：0.0003〜0.005 ％，Ａ
ｌ：0.01〜0.06％，Ｎ：0.008 ％以下を含有し、必要に
応じてＭｏ：0.05〜１％，Ｎｉ：0.2 〜３％，Ｎｂ：0.
01〜0.3 ％，Ｖ：0.03〜0.3 ％よりなる群から選ばれる
１種以上の元素および／またはＳ：0.12％以下，Ｐｂ：
0.3 ％以下，Ｃａ：0.01％以下，Ｔｅ：0.3 ％以下，Ｂ
ｉ：0.3％以下よりなる群から選ばれる１種以上の元素
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物元素からな
る鋼を用い、熱間加工後冷却して組織をマルテンサイ
ト，ベイナイト又はマルテンサイトとベイナイトの混合
組織とし、その後３５０〜５００℃で焼戻し処理するこ
とを要旨とするものである。
明に係る高強度強靭鋼の製造方法とは、Ｃ：0.04〜0.2
％，Ｓｉ：0.05〜２％，Ｍｎ：１〜３％，Ｃｒ：0.3 〜
３％，Ｔｉ：0.01〜0.05％，Ｂ：0.0003〜0.005 ％，Ａ
ｌ：0.01〜0.06％，Ｎ：0.008 ％以下を含有し、必要に
応じてＭｏ：0.05〜１％，Ｎｉ：0.2 〜３％，Ｎｂ：0.
01〜0.3 ％，Ｖ：0.03〜0.3 ％よりなる群から選ばれる
１種以上の元素および／またはＳ：0.12％以下，Ｐｂ：
0.3 ％以下，Ｃａ：0.01％以下，Ｔｅ：0.3 ％以下，Ｂ
ｉ：0.3％以下よりなる群から選ばれる１種以上の元素
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物元素からな
る鋼を用い、熱間加工後冷却して組織をマルテンサイ
ト，ベイナイト又はマルテンサイトとベイナイトの混合
組織とし、その後３５０〜５００℃で焼戻し処理するこ
とを要旨とするものである。
【０００７】
【作用】本発明者らは上記マルテンサイト・ベイナイト
型非調質鋼の耐力比が低いという問題を解決すべく鋭意
研究を重ねた結果、上記問題は、可動転移密度が高
い、転移の移動を阻止する析出物が少ないことに起因
しており、熱間鍛造を施して調整冷却した後に、焼戻し
処理工程だけを追加すれば、上記，の要因を解消
し、調質鋼並の高耐力比が確保できることを見い出し
た。さらに焼戻し処理を施すことにより、従来の調質鋼
に比較しても被削性が飛躍的に向上するとの知見を得
た。上記知見をもとに、さらに化学成分を調整して引張
強さを増大させることにより被削性を低下させることな
く高耐力で高疲労強度が達成できることを見い出し、靭
性については、Ｃ量を限定すると共に低温及び高温焼戻
し脆化現象を避けるべく特定の温度範囲で焼戻しするこ
とによって靭性の向上を図り、本発明を完成したもので
ある。以下、本発明における化学成分限定理由について
述べる。
型非調質鋼の耐力比が低いという問題を解決すべく鋭意
研究を重ねた結果、上記問題は、可動転移密度が高
い、転移の移動を阻止する析出物が少ないことに起因
しており、熱間鍛造を施して調整冷却した後に、焼戻し
処理工程だけを追加すれば、上記，の要因を解消
し、調質鋼並の高耐力比が確保できることを見い出し
た。さらに焼戻し処理を施すことにより、従来の調質鋼
に比較しても被削性が飛躍的に向上するとの知見を得
た。上記知見をもとに、さらに化学成分を調整して引張
強さを増大させることにより被削性を低下させることな
く高耐力で高疲労強度が達成できることを見い出し、靭
性については、Ｃ量を限定すると共に低温及び高温焼戻
し脆化現象を避けるべく特定の温度範囲で焼戻しするこ
とによって靭性の向上を図り、本発明を完成したもので
ある。以下、本発明における化学成分限定理由について
述べる。
【０００８】Ｃは焼入性を確保して熱間加工→調整冷却
後の組織をマルテンサイト、ベイナイトまたはマルテン
サイトとベイナイトの混合組織とすると共に、マトリッ
クス中に固溶して必要な強度を確保するのに必須の元素
である。このためには0.04％以上を含有させる必要があ
るが、0.2 ％を超えて多量に添加すると靭性が低下する
と共に被削性が大幅に低下するため、0.04〜0.2 ％の範
囲とする。
後の組織をマルテンサイト、ベイナイトまたはマルテン
サイトとベイナイトの混合組織とすると共に、マトリッ
クス中に固溶して必要な強度を確保するのに必須の元素
である。このためには0.04％以上を含有させる必要があ
るが、0.2 ％を超えて多量に添加すると靭性が低下する
と共に被削性が大幅に低下するため、0.04〜0.2 ％の範
囲とする。
【０００９】Ｓｉは溶製時の脱酸とマトリックスの強化
に有効な元素である。この作用を発揮するには0.05％以
上添加する必要があるが、２％を超えて添加すると被削
性が大幅に低下するため、0.05〜２％の範囲とする。
に有効な元素である。この作用を発揮するには0.05％以
上添加する必要があるが、２％を超えて添加すると被削
性が大幅に低下するため、0.05〜２％の範囲とする。
【００１０】ＭｎはＳｉと同様溶製時の脱酸元素として
有効な元素であり、また焼入性を向上させて強度を増大
させる元素である。素材のＣ量を上記の範囲として引張
強さが８０kgf/mm2以上の高強度を得るには１％以上添
加する必要がある。しかし３％を超えて添加しても強度
の向上効果が飽和するとともに被削性が低下するため上
限を３％とする。
有効な元素であり、また焼入性を向上させて強度を増大
させる元素である。素材のＣ量を上記の範囲として引張
強さが８０kgf/mm2以上の高強度を得るには１％以上添
加する必要がある。しかし３％を超えて添加しても強度
の向上効果が飽和するとともに被削性が低下するため上
限を３％とする。
【００１１】ＣｒはＭｎと同様良好な焼入性を確保して
必要な強度を確保するのに必須の元素である。この作用
を発揮するには0.3 ％以上添加する必要があるが、３％
以上添加しても強度向上効果が飽和するため 0.3 〜３
％の範囲とする。
必要な強度を確保するのに必須の元素である。この作用
を発揮するには0.3 ％以上添加する必要があるが、３％
以上添加しても強度向上効果が飽和するため 0.3 〜３
％の範囲とする。
【００１２】Ｔｉはオーステナイト化時に固溶窒素を固
定してＢＮの生成を抑えることによってＢ添加による焼
入性の向上効果を十分に発揮させる上で必須の元素であ
る。0.01％未満ではこの効果が得られず、一方、0.05％
を超えて添加してもＮ固定効果は飽和に達し、かえって
粗大な炭窒化物が生成して靭性や被削性が低下する。こ
のため0.01〜0.05％の範囲とする。
定してＢＮの生成を抑えることによってＢ添加による焼
入性の向上効果を十分に発揮させる上で必須の元素であ
る。0.01％未満ではこの効果が得られず、一方、0.05％
を超えて添加してもＮ固定効果は飽和に達し、かえって
粗大な炭窒化物が生成して靭性や被削性が低下する。こ
のため0.01〜0.05％の範囲とする。
【００１３】Ｂは少量添加によって焼入性を大幅に向上
させる元素である。このような効果を発揮させるには0.
0003％以上添加する必要があるが、0.005 ％を超えて添
加すると焼入性がかえって低下するため0.0003〜0.005
％の範囲とする。
させる元素である。このような効果を発揮させるには0.
0003％以上添加する必要があるが、0.005 ％を超えて添
加すると焼入性がかえって低下するため0.0003〜0.005
％の範囲とする。
【００１４】Ａｌは溶製時の脱酸元素として有用な元素
であると共に窒化物を生成してオーステナイト結晶粒を
微細化するのに有効な元素である。このような効果を発
揮させるには0.01％以上添加する必要があるが、0.06％
を越えて添加するとオーステナイト結晶粒がかえって粗
大化する。このため0.01〜0.06％とする。
であると共に窒化物を生成してオーステナイト結晶粒を
微細化するのに有効な元素である。このような効果を発
揮させるには0.01％以上添加する必要があるが、0.06％
を越えて添加するとオーステナイト結晶粒がかえって粗
大化する。このため0.01〜0.06％とする。
【００１５】Ｎは窒化物形成元素と結合してオーステナ
イト結晶粒を微細化するのに有効な元素である。しかし
含有量が0.008 ％を超えるとＢＮが生成しＢの焼入性向
上効果が低下し強度が確保できなくなる。このため上限
を0.008 ％とする。
イト結晶粒を微細化するのに有効な元素である。しかし
含有量が0.008 ％を超えるとＢＮが生成しＢの焼入性向
上効果が低下し強度が確保できなくなる。このため上限
を0.008 ％とする。
【００１６】本発明に係る高強度強靭鋼は、以上の元素
を必須成分とするものであるが、必要に応じてＭｏ，Ｎ
ｉ，Ｎｂ及びＶよりなる群から選ばれる１種以上および
／またはＳ，Ｐｂ，Ｃｒ，Ｔｅ及びＢｉよりなる群から
選ばれる１種以上を含有するものであってもよい。
を必須成分とするものであるが、必要に応じてＭｏ，Ｎ
ｉ，Ｎｂ及びＶよりなる群から選ばれる１種以上および
／またはＳ，Ｐｂ，Ｃｒ，Ｔｅ及びＢｉよりなる群から
選ばれる１種以上を含有するものであってもよい。
【００１７】Ｍｏは良好な焼入性を確保すると共に靭性
を向上させるのに有効な元素である。このためには0.05
％以上添加する必要があるが、１％を超えて添加しても
効果が飽和するため0.05〜１％の範囲とする。
を向上させるのに有効な元素である。このためには0.05
％以上添加する必要があるが、１％を超えて添加しても
効果が飽和するため0.05〜１％の範囲とする。
【００１８】ＮｉはＭｏと同様良好な焼入性を確保する
と共に靭性を向上させるのに有効な元素である。このた
めには0.2 ％以上添加する必要があるが、３％を超えて
添加しても効果が飽和するため0.2 〜３％の範囲とす
る。
と共に靭性を向上させるのに有効な元素である。このた
めには0.2 ％以上添加する必要があるが、３％を超えて
添加しても効果が飽和するため0.2 〜３％の範囲とす
る。
【００１９】Ｎｂは炭化物または窒化物を形成してオー
ステナイト結晶粒を微細化するのに有効な元素である。
さらに添加したＮｂの一部が固溶して素材焼入性が増大
し、熱間加工後の冷却によって得られる強度が増大す
る。このような効果を発揮させるには0.01％以上添加す
る必要があるが、0.3 ％を超えて添加しても上記の効果
が飽和するため、0.01〜0.3 ％の範囲とする。
ステナイト結晶粒を微細化するのに有効な元素である。
さらに添加したＮｂの一部が固溶して素材焼入性が増大
し、熱間加工後の冷却によって得られる強度が増大す
る。このような効果を発揮させるには0.01％以上添加す
る必要があるが、0.3 ％を超えて添加しても上記の効果
が飽和するため、0.01〜0.3 ％の範囲とする。
【００２０】Ｖは炭化物または窒化物を形成してオース
テナイト結晶粒を微細化するのに有効な元素であり、さ
らに一部固溶して焼入性を増大させる。このような効果
を発揮させるには0.03％以上添加する必要があるが、0.
3 ％を超えて添加しても上記の効果が飽和するため、0.
03〜0.3 ％の範囲とする。
テナイト結晶粒を微細化するのに有効な元素であり、さ
らに一部固溶して焼入性を増大させる。このような効果
を発揮させるには0.03％以上添加する必要があるが、0.
3 ％を超えて添加しても上記の効果が飽和するため、0.
03〜0.3 ％の範囲とする。
【００２１】Ｓ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｔｅ及びＢｉはいずれも
被削性向上元素である。これらの元素を各々上記の範囲
を超えて添加しても被削性の顕著な向上効果は認められ
ず、むしろ多過ぎると靭性を低下させてしまうのでＳに
ついては0.12％、Ｐｂについては0.3 ％、Ｃａについて
は0.01％、Ｔｅについては0.3 ％、Ｂｉについては0.3
％を上限とする。
被削性向上元素である。これらの元素を各々上記の範囲
を超えて添加しても被削性の顕著な向上効果は認められ
ず、むしろ多過ぎると靭性を低下させてしまうのでＳに
ついては0.12％、Ｐｂについては0.3 ％、Ｃａについて
は0.01％、Ｔｅについては0.3 ％、Ｂｉについては0.3
％を上限とする。
【００２２】本発明に係る高強度強靭鋼の製造方法にお
いて、焼戻し処理は高耐力比を得ると同時に、被削性を
改善するのに重要な処理である。しかし処理温度が３５
０℃未満の場合、被削性が良好でなく、一方処理温度が
５００℃を超えて処理すると本発明鋼のような低炭素鋼
の場合強度および靭性が大幅に低下する。このため処理
温度を３５０〜５００℃の範囲とする。
いて、焼戻し処理は高耐力比を得ると同時に、被削性を
改善するのに重要な処理である。しかし処理温度が３５
０℃未満の場合、被削性が良好でなく、一方処理温度が
５００℃を超えて処理すると本発明鋼のような低炭素鋼
の場合強度および靭性が大幅に低下する。このため処理
温度を３５０〜５００℃の範囲とする。
【００２３】本発明は処理時間を限定するものではなく
構造用鋼の焼入れ・焼戻し処理として通常広く実施され
ている条件（例えば１〜３時間）を採用すればよい。
構造用鋼の焼入れ・焼戻し処理として通常広く実施され
ている条件（例えば１〜３時間）を採用すればよい。
【００２４】
実施例１ 表１及び表３に示す化学組成の鋼を溶製した後、直径５
０mmの丸棒に鍛伸した。次に長さ７５mmに切断し１２５
０℃に加熱して熱間鍛造にて直径２５mmの丸棒に押出し
加工し水冷した。さらに４００℃×２時間の条件で焼戻
し処理を行なった。
０mmの丸棒に鍛伸した。次に長さ７５mmに切断し１２５
０℃に加熱して熱間鍛造にて直径２５mmの丸棒に押出し
加工し水冷した。さらに４００℃×２時間の条件で焼戻
し処理を行なった。
【００２５】但し供試鋼２７及び２８は焼入れ・焼戻し
鋼の従来例であり、炭素鋼，クロム鋼について熱間鍛造
後再加熱焼入れ・焼戻し処理したものである。供試鋼２
９は炭素鋼にＶを添加した非調質鋼を用いた従来例であ
り、熱間鍛造後空冷したものである。供試鋼３０は従来
の鍛造焼入れ鋼の例であり、熱間鍛造後水冷し、５００
℃×２時間の条件で焼戻し処理を行なったものである。
鋼の従来例であり、炭素鋼，クロム鋼について熱間鍛造
後再加熱焼入れ・焼戻し処理したものである。供試鋼２
９は炭素鋼にＶを添加した非調質鋼を用いた従来例であ
り、熱間鍛造後空冷したものである。供試鋼３０は従来
の鍛造焼入れ鋼の例であり、熱間鍛造後水冷し、５００
℃×２時間の条件で焼戻し処理を行なったものである。
【００２６】上記の様にして得られた丸棒より、引張試
験片，ＪＩＳ３号衝撃試験片，回転曲げ疲労試験片を採
取し、引張強さ，0.2 ％耐力，衝撃値及び疲れ強さを室
温にて測定した。結果は表２，表４に示す。尚上記疲れ
強さは１０7 回での値である。
験片，ＪＩＳ３号衝撃試験片，回転曲げ疲労試験片を採
取し、引張強さ，0.2 ％耐力，衝撃値及び疲れ強さを室
温にて測定した。結果は表２，表４に示す。尚上記疲れ
強さは１０7 回での値である。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】
【表４】
【００３１】供試鋼１〜２２は本発明の製造方法による
実施例であり、引張強さ，耐力，衝撃値及び疲れ強さの
いずれも高く、供試鋼３４，３５の焼入れ・焼戻し鋼や
供試鋼３７の鍛造焼入れ鋼と同等またはそれ以上の値を
示した。尚供試鋼３６の非調質鋼は耐力，衝撃値及び疲
労強度が低い。
実施例であり、引張強さ，耐力，衝撃値及び疲れ強さの
いずれも高く、供試鋼３４，３５の焼入れ・焼戻し鋼や
供試鋼３７の鍛造焼入れ鋼と同等またはそれ以上の値を
示した。尚供試鋼３６の非調質鋼は耐力，衝撃値及び疲
労強度が低い。
【００３２】供試鋼２３〜３３は、本発明に係る鋼成分
のいずれか１つまたは２つ以上の条件を満足していない
場合の比較例である。供試鋼２３はＣ量が低く、強度、
疲れ強さとも低い。供試鋼２４はＣ量が高く衝撃値が低
い。供試鋼２７はＭｎを増量添加したもの、供試鋼２９
はＣｒを増量添加したものであり、いずれも強度、靭性
に対する顕著な向上効果が認められない。供試鋼２６は
Ｍｎ量が少なく、供試鋼２８はＣｒが、供試鋼３０はＴ
ｉ、Ｂが、供試鋼３１はＴｉが添加されていない。供試
鋼３２はＢ量が高い。また供試鋼３３はＮ量が高い。こ
れらの場合はいずれも焼入性が低くなり、十分な引張強
さ、耐力、疲れ強さが得られていない。
のいずれか１つまたは２つ以上の条件を満足していない
場合の比較例である。供試鋼２３はＣ量が低く、強度、
疲れ強さとも低い。供試鋼２４はＣ量が高く衝撃値が低
い。供試鋼２７はＭｎを増量添加したもの、供試鋼２９
はＣｒを増量添加したものであり、いずれも強度、靭性
に対する顕著な向上効果が認められない。供試鋼２６は
Ｍｎ量が少なく、供試鋼２８はＣｒが、供試鋼３０はＴ
ｉ、Ｂが、供試鋼３１はＴｉが添加されていない。供試
鋼３２はＢ量が高い。また供試鋼３３はＮ量が高い。こ
れらの場合はいずれも焼入性が低くなり、十分な引張強
さ、耐力、疲れ強さが得られていない。
【００３３】実施例２ 前記供試鋼６，８，９，２５，３５，３７を用いて被削
性の試験を行なった。直径８０mmの丸棒に鍛伸し３５mm
の長さに切断した。供試鋼６，８，９，２５については
１１００℃で１５分間加熱後水冷し、４００℃×２時間
の条件で焼戻し処理を行った。供試鋼３５は焼入れ・焼
戻し処理を行い、供試鋼３７は熱間鍛造後水冷し焼戻し
処理を行った。
性の試験を行なった。直径８０mmの丸棒に鍛伸し３５mm
の長さに切断した。供試鋼６，８，９，２５については
１１００℃で１５分間加熱後水冷し、４００℃×２時間
の条件で焼戻し処理を行った。供試鋼３５は焼入れ・焼
戻し処理を行い、供試鋼３７は熱間鍛造後水冷し焼戻し
処理を行った。
【００３４】次に下記条件にてドリルの被削性試験を行
った。 ・工具：直径１０mmのストレートドリル，ＴｉＮコーテ
ィング ・送り：0.15mm/rev. ・乾式切削 ・寿命判定基準：切削不能
った。 ・工具：直径１０mmのストレートドリル，ＴｉＮコーテ
ィング ・送り：0.15mm/rev. ・乾式切削 ・寿命判定基準：切削不能
【００３５】試験結果は図１，図２，図３及び図４に示
す。供試鋼６，８，９のいずれを見ても、焼戻し処理す
ることによって工具寿命が大幅に向上すると共に、供試
鋼３５のクロム鋼を焼入れ・焼戻し処理したものや、供
試鋼３７の鍛造焼入れしたものに比べても工具寿命の長
いことがわかる。供試鋼２５はＳｉ量が高く、焼戻しの
有無にかかわらず供試鋼３５の焼入れ・焼戻ししたもの
や、供試鋼３７の鍛造焼入れしたものに比べ工具寿命が
短い。
す。供試鋼６，８，９のいずれを見ても、焼戻し処理す
ることによって工具寿命が大幅に向上すると共に、供試
鋼３５のクロム鋼を焼入れ・焼戻し処理したものや、供
試鋼３７の鍛造焼入れしたものに比べても工具寿命の長
いことがわかる。供試鋼２５はＳｉ量が高く、焼戻しの
有無にかかわらず供試鋼３５の焼入れ・焼戻ししたもの
や、供試鋼３７の鍛造焼入れしたものに比べ工具寿命が
短い。
【００３６】実施例３ 上記供試鋼６，８，９を用いて、引張強さ，耐力，衝撃
値に対する焼戻しの影響について下記の様にして調べ
た。
値に対する焼戻しの影響について下記の様にして調べ
た。
【００３７】まず直径５０mmの丸棒に鍛伸し、７５mmの
長さに切断した。次に１２５０℃に加熱し熱間鍛造にて
直径２５mmの丸棒に押出し加工して水冷した。その後１
００〜６００℃の種々の温度で各々２時間の焼戻しを行
った。この様にして得られた丸棒より引張試験片，ＪＩ
Ｓ３号衝撃試験片を採取し室温にて試験を行なった。試
験結果を図５に示す。
長さに切断した。次に１２５０℃に加熱し熱間鍛造にて
直径２５mmの丸棒に押出し加工して水冷した。その後１
００〜６００℃の種々の温度で各々２時間の焼戻しを行
った。この様にして得られた丸棒より引張試験片，ＪＩ
Ｓ３号衝撃試験片を採取し室温にて試験を行なった。試
験結果を図５に示す。
【００３８】図５のグラフより、３５０〜５００℃の範
囲内で焼戻し処理したものは、水冷ままのものに比べて
耐力，衝撃値が同程度であり、引張強さは低くなってい
る。このことは実施例２において被削性が向上したこと
を裏付けるものである。
囲内で焼戻し処理したものは、水冷ままのものに比べて
耐力，衝撃値が同程度であり、引張強さは低くなってい
る。このことは実施例２において被削性が向上したこと
を裏付けるものである。
【００３９】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、焼入れ工程を省略しても従来の焼入れ焼戻し鋼や鍛
造焼入れ鋼と同等以上の高靭性，高疲労強度及び高耐力
を有し、しかも上記従来鋼よりも被削性に優れた高強度
強靭鋼を製造し得えることとなった。
で、焼入れ工程を省略しても従来の焼入れ焼戻し鋼や鍛
造焼入れ鋼と同等以上の高靭性，高疲労強度及び高耐力
を有し、しかも上記従来鋼よりも被削性に優れた高強度
強靭鋼を製造し得えることとなった。
【図１】本発明に係る供試鋼No. ６の焼戻し前後におけ
る被削性と、従来例の供試鋼３５，３７に対する被削性
を示すグラフである。
る被削性と、従来例の供試鋼３５，３７に対する被削性
を示すグラフである。
【図２】本発明に係る供試鋼No. ８の焼戻し前後におけ
る被削性と、従来例の供試鋼３５，３７に対する被削性
を示すグラフである。
る被削性と、従来例の供試鋼３５，３７に対する被削性
を示すグラフである。
【図３】本発明に係る供試鋼No. ９の焼戻し前後におけ
る被削性と、従来例の供試鋼３５，３７に対する被削性
を示すグラフである。
る被削性と、従来例の供試鋼３５，３７に対する被削性
を示すグラフである。
【図４】本発明に係る供試鋼No. ２５の焼戻し前後にお
ける被削性と、従来例の供試鋼３５，３７に対する被削
性を示すグラフである。
ける被削性と、従来例の供試鋼３５，３７に対する被削
性を示すグラフである。
【図５】本発明に係る供試鋼No. ６，８，９において、
焼戻し温度が引張強さ，耐力及び衝撃値に与える影響を
示すグラフである。
焼戻し温度が引張強さ，耐力及び衝撃値に与える影響を
示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−297548（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−31442（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−240213（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−129953（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−56821（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−42556（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−222（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21D 8/00 - 8/10 C21D 6/00 C22C 38/00 - 38/60
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃ：0.04〜0.2 ％（重量％の意味，以下
同じ），Ｓｉ：0.05〜２％，Ｍｎ：１〜３％，Ｃｒ：0.
3 〜３％，Ｔｉ：0.01〜0.05％，Ｂ：0.0003〜0.005
％，Ａｌ：0.01〜0.06％，Ｎ：0.008 ％以下を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物元素からなる鋼を用
い、熱間加工後冷却して組織をマルテンサイト，ベイナ
イト又はマルテンサイトとベイナイトの混合組織とし、
その後３５０〜５００℃で焼戻し処理することを特徴と
する高強度強靭鋼の製造方法。 - 【請求項２】 Ｃ：0.04〜0.2 ％，Ｓｉ：0.05〜２％，
Ｍｎ：１〜３％，Ｃｒ：0.3 〜３％，Ｔｉ：0.01〜0.05
％，Ｂ：0.0003〜0.005 ％，Ａｌ：0.01〜0.06％，Ｎ：
0.008 ％以下を含有し、さらにＭｏ：0.05〜１％，Ｎ
ｉ：0.2 〜３％，Ｎｂ：0.01〜0.3 ％，Ｖ：0.03〜0.3
％よりなる群から選ばれる１種以上の元素を含有し、残
部がＦｅおよび不可避的不純物元素からなる鋼を用い、
熱間加工後冷却して組織をマルテンサイト，ベイナイト
又はマルテンサイトとベイナイトの混合組織とし、その
後３５０〜５００℃で焼戻し処理することを特徴とする
高強度強靭鋼の製造方法。 - 【請求項３】 Ｃ：0.04〜0.2 ％，Ｓｉ：0.05〜２％，
Ｍｎ：１〜３％，Ｃｒ：0.3 〜３％，Ｔｉ：0.01〜0.05
％，Ｂ：0.0003〜0.005 ％，Ａｌ：0.01〜0.06％，Ｎ：
0.008 ％以下を含有し、Ｓ：0.12％以下，Ｐｂ：0.3 ％
以下，Ｃａ：0.01％以下，Ｔｅ：0.3 ％以下，Ｂｉ：0.
3 ％以下よりなる群から選ばれる１種以上の元素を含有
し、残部がＦｅおよび不可避不純物元素からなる鋼を用
い、熱間加工後冷却して組織をマルテンサイト，ベイナ
イト又はマルテンサイトとベイナイトの混合組織とし、
その後３５０〜５００℃で焼戻し処理することを特徴と
する高強度強靭鋼の製造方法。 - 【請求項４】 Ｃ：0.04〜0.2 ％，Ｓｉ：0.05〜２％，
Ｍｎ：１〜３％，Ｃｒ：0.3 〜３％，Ｔｉ：0.01〜0.05
％，Ｂ：0.0003〜0.005 ％，Ａｌ：0.01〜0.06％，Ｎ：
0.008 ％以下を含有し、さらにＭｏ：0.05〜１％，Ｎ
ｉ：0.2 〜３％，Ｎｂ：0.01〜0.3 ％，Ｖ：0.03〜0.3
％よりなる群から選ばれる１種以上の元素を含有すると
共に、Ｓ：0.12％以下，Ｐｂ：0.3 ％以下，Ｃａ：0.01
％以下，Ｔｅ：0.3 ％以下，Ｂｉ：0.3 ％以下よりなる
群から選ばれる１種以上の元素を含有し残部がＦｅおよ
び不可避的不純物元素からなる鋼を用い、熱間加工後冷
却して組織をマルテンサイト，ベイナイト又はマルテン
サイトとベイナイトの混合組織とし、その後３５０〜５
００℃で焼戻し処理することを特徴とする高強度強靭鋼
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17301391A JP2768062B2 (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | 高強度強靭鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17301391A JP2768062B2 (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | 高強度強靭鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04371547A JPH04371547A (ja) | 1992-12-24 |
| JP2768062B2 true JP2768062B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=15952585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17301391A Expired - Fee Related JP2768062B2 (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | 高強度強靭鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2768062B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005054533A1 (ja) * | 2003-12-01 | 2005-06-16 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 疲労特性に優れた鋼材およびその製造方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1078912C (zh) * | 1996-09-27 | 2002-02-06 | 川崎制铁株式会社 | 切削性优良的高强度高韧性非调质钢 |
| CN102191434B (zh) * | 2010-03-03 | 2013-02-06 | 宝山钢铁股份有限公司 | 具有优异的大线能量焊接低温韧性厚钢板 |
| FR2958660B1 (fr) * | 2010-04-07 | 2013-07-19 | Ascometal Sa | Acier pour pieces mecaniques a hautes caracteristiques et son procede de fabrication. |
| KR101917436B1 (ko) * | 2016-12-08 | 2019-01-24 | 주식회사 포스코 | 내식성이 우수한 고강도 강선 및 이의 제조방법 |
| CN108707822B (zh) * | 2018-05-30 | 2020-05-05 | 武汉钢铁有限公司 | 一种疲劳应力幅值≥400MPa的高强钢及生产方法 |
| CN112195406B (zh) * | 2020-09-29 | 2021-11-19 | 南京钢铁股份有限公司 | 低成本高性能Q370qE-HPS桥梁钢及生产方法 |
-
1991
- 1991-06-17 JP JP17301391A patent/JP2768062B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005054533A1 (ja) * | 2003-12-01 | 2005-06-16 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 疲労特性に優れた鋼材およびその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04371547A (ja) | 1992-12-24 |
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