JP3098366B2 - 空冷型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼 - Google Patents
空冷型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼Info
- Publication number
- JP3098366B2 JP3098366B2 JP05265809A JP26580993A JP3098366B2 JP 3098366 B2 JP3098366 B2 JP 3098366B2 JP 05265809 A JP05265809 A JP 05265809A JP 26580993 A JP26580993 A JP 26580993A JP 3098366 B2 JP3098366 B2 JP 3098366B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hot forging
- content
- heat treated
- treated steel
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、強靱性を要求される
機械構造用部品に適用される熱間鍛造用非調質鋼に関す
るものである。
機械構造用部品に適用される熱間鍛造用非調質鋼に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車、および、産業・土木・建設機械
等に使用される機械構造用部品の材料としての棒鋼に
は、一定の強度および靭性が必要とされている。棒鋼に
対するこのような強度および靭性の付与は、従来、棒鋼
を熱間鍛造後、焼入れおよび焼戻し処理することにより
行われていた。しかしながら、近年、製造工程の省略に
より生産原価の低減を図ることを目的として、熱間鍛造
用非調質鋼が開発されている。このような熱間鍛造用非
調質鋼によれば、調質工程を省略することができる。
等に使用される機械構造用部品の材料としての棒鋼に
は、一定の強度および靭性が必要とされている。棒鋼に
対するこのような強度および靭性の付与は、従来、棒鋼
を熱間鍛造後、焼入れおよび焼戻し処理することにより
行われていた。しかしながら、近年、製造工程の省略に
より生産原価の低減を図ることを目的として、熱間鍛造
用非調質鋼が開発されている。このような熱間鍛造用非
調質鋼によれば、調質工程を省略することができる。
【０００３】従来の熱間鍛造用非調質鋼は、フェライト
・パーライト組織を有する炭素鋼からなっており、例え
ば、特開昭59-9122 号公報等に開示されているように、
Ｖの単独添加またはＶ，Tiの複合添加およびＣ，Mn等の
合金元素の合理的な使用によって、調質処理の省略に伴
う強度および靭性の低下が改善されている（以下、先行
技術という）。
・パーライト組織を有する炭素鋼からなっており、例え
ば、特開昭59-9122 号公報等に開示されているように、
Ｖの単独添加またはＶ，Tiの複合添加およびＣ，Mn等の
合金元素の合理的な使用によって、調質処理の省略に伴
う強度および靭性の低下が改善されている（以下、先行
技術という）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
地球環境保護への対応に伴う自動車の軽量化のための低
燃費化、機械構造用部品に対する熱間鍛造用非調質鋼の
適用の拡大などによって、熱間鍛造用非調質鋼に対し、
従来の非調質鋼の性能領域を超え、例えば、900N/mm2以
上の引張り強度、および、衝撃値が20℃で60J/cm2 以上
の高靭性が要求されるようになってきた。しかしなが
ら、先行技術では、高強度化に伴う靭性の劣化が大き
く、室温におけるシャルピー衝撃試験値（JIS4号試験
片）が20℃で50J/cm2 程度であって低い。従って、先行
技術によっては、例えば900N/mm2以上の引張り強度と、
衝撃値が20℃で60J/cm2 以上の高靭性とを、共に満足さ
せることが困難である。
地球環境保護への対応に伴う自動車の軽量化のための低
燃費化、機械構造用部品に対する熱間鍛造用非調質鋼の
適用の拡大などによって、熱間鍛造用非調質鋼に対し、
従来の非調質鋼の性能領域を超え、例えば、900N/mm2以
上の引張り強度、および、衝撃値が20℃で60J/cm2 以上
の高靭性が要求されるようになってきた。しかしなが
ら、先行技術では、高強度化に伴う靭性の劣化が大き
く、室温におけるシャルピー衝撃試験値（JIS4号試験
片）が20℃で50J/cm2 程度であって低い。従って、先行
技術によっては、例えば900N/mm2以上の引張り強度と、
衝撃値が20℃で60J/cm2 以上の高靭性とを、共に満足さ
せることが困難である。
【０００５】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、900N/mm2以上の引張り強度を有し、しかも、
衝撃値が20℃で60J/cm2 以上の高靭性を有する強靱性熱
間鍛造用非調質鋼を提供することにある。
を解決し、900N/mm2以上の引張り強度を有し、しかも、
衝撃値が20℃で60J/cm2 以上の高靭性を有する強靱性熱
間鍛造用非調質鋼を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した観点から、本発
明者等は、構造部品の高強度化および高靭性化を達成す
る手段として、強靭性を有する低炭素・低固溶窒素マル
テンサイトを利用した熱間鍛造用非調質鋼を開発すべ
く、鋭意研究を重ねた結果、マルテンサイト系熱間鍛造
用非調質鋼の製造に当たっては、次の点が重要であるこ
とがわかった。 (1) 強靱なマルテンサイトを生成せしめること。 (2) 焼入れ歪みが少なく、且つ、特別な焼入れを不要に
するためには、強靱化を達成するために必要な所定量の
マルテンサイトを、空冷によって生成させること。
明者等は、構造部品の高強度化および高靭性化を達成す
る手段として、強靭性を有する低炭素・低固溶窒素マル
テンサイトを利用した熱間鍛造用非調質鋼を開発すべ
く、鋭意研究を重ねた結果、マルテンサイト系熱間鍛造
用非調質鋼の製造に当たっては、次の点が重要であるこ
とがわかった。 (1) 強靱なマルテンサイトを生成せしめること。 (2) 焼入れ歪みが少なく、且つ、特別な焼入れを不要に
するためには、強靱化を達成するために必要な所定量の
マルテンサイトを、空冷によって生成させること。
【０００７】上述した事項について更に研究を進めた結
果、上記(1) の強靱なマルテンサイトを生成せしめるた
めには、TiN によるオーステナイト粒の微細化によっ
て、変態後のマルテンサイト組織を細かくなし、そし
て、マルテンサイト中の固溶Ｎを低減すればよいことが
わかった。
果、上記(1) の強靱なマルテンサイトを生成せしめるた
めには、TiN によるオーステナイト粒の微細化によっ
て、変態後のマルテンサイト組織を細かくなし、そし
て、マルテンサイト中の固溶Ｎを低減すればよいことが
わかった。
【０００８】そして、上記(2) の強靱化を達成するため
に必要な所定量のマルテンサイトを空冷によって生成さ
せるためには、オーステナイトの変態において、マルテ
ンサイトの生成を容易にする最適な合金成分とすればよ
いこと、また、マルテンサイトの生成量を30% 以上にす
れば強靱化が図れるので、100%マルテンサイトとするの
に必要とされる量の合金成分よりも少ない合金添加量で
よいことがわかった。
に必要な所定量のマルテンサイトを空冷によって生成さ
せるためには、オーステナイトの変態において、マルテ
ンサイトの生成を容易にする最適な合金成分とすればよ
いこと、また、マルテンサイトの生成量を30% 以上にす
れば強靱化が図れるので、100%マルテンサイトとするの
に必要とされる量の合金成分よりも少ない合金添加量で
よいことがわかった。
【０００９】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、この発明の空冷型マルテンサイト系強靱
性熱間鍛造用非調質鋼は、 炭素(C) ： 0.0７〜0.25 wt.%、 珪素(Si) ： 0.05 〜0.50 wt.%、 マンガン(Mn) ： 2.00 〜3.50 wt.%、 燐(P) ： 0.001 〜0.025 wt.%、 クロム(Cr) ： 0.05 〜1.50 wt.%、 ニオブ(Nb) ： 0.010 〜0.050 wt.%、 アルミニウム(Al)： 0.010 〜0.100 wt.%、 チタン(Ti) ： 0.003 〜0.015 wt.%、 次式で定義される有効窒素(N) 量：0.0030 wt.% 以下、 有効窒素(N) 量 ＝ N − Ti/3.4 、 からなり、必要に応じ、 モリブデン(Mo) ： 0.01 〜0.15 wt.%、 バナジウム(V) ： 0.01 〜0.15 wt.%、および、 ボロン(B) ： 0.0002〜0.0020wt.% からなる群から選んだ少なくとも１つの成分を付加的に
含有し、更に、必要に応じ、 硫黄(S) ： 0.10 wt.%以下、 鉛(Pb) ： 0.30 wt.%以下、および、 カルシウム(Ca) ： 0.010 wt.%以下 からなる群から選んだ少なくとも１つの成分を付加的に
含有し、残り、鉄(Fe)および不可避的不純物からなって
おり、熱間鍛造後、空冷によって 30%以上のマルテンサ
イトを含有することに特徴を有するものである。
ものであって、この発明の空冷型マルテンサイト系強靱
性熱間鍛造用非調質鋼は、 炭素(C) ： 0.0７〜0.25 wt.%、 珪素(Si) ： 0.05 〜0.50 wt.%、 マンガン(Mn) ： 2.00 〜3.50 wt.%、 燐(P) ： 0.001 〜0.025 wt.%、 クロム(Cr) ： 0.05 〜1.50 wt.%、 ニオブ(Nb) ： 0.010 〜0.050 wt.%、 アルミニウム(Al)： 0.010 〜0.100 wt.%、 チタン(Ti) ： 0.003 〜0.015 wt.%、 次式で定義される有効窒素(N) 量：0.0030 wt.% 以下、 有効窒素(N) 量 ＝ N − Ti/3.4 、 からなり、必要に応じ、 モリブデン(Mo) ： 0.01 〜0.15 wt.%、 バナジウム(V) ： 0.01 〜0.15 wt.%、および、 ボロン(B) ： 0.0002〜0.0020wt.% からなる群から選んだ少なくとも１つの成分を付加的に
含有し、更に、必要に応じ、 硫黄(S) ： 0.10 wt.%以下、 鉛(Pb) ： 0.30 wt.%以下、および、 カルシウム(Ca) ： 0.010 wt.%以下 からなる群から選んだ少なくとも１つの成分を付加的に
含有し、残り、鉄(Fe)および不可避的不純物からなって
おり、熱間鍛造後、空冷によって 30%以上のマルテンサ
イトを含有することに特徴を有するものである。
【００１０】
【作用】この発明の、空冷型マルテンサイト系強靱性熱
間鍛造用非調質鋼の化学成分組成を、上述した範囲内に
限定した理由について、以下に述べる。 (1) 炭素(C) ： 炭素は、焼入れ性を高め、マルテンサイトの生成を促進
すると共に、マルテンサイトの強度を決定する元素であ
る。炭素含有量が0.0７wt.%未満では、900N/mm２以上の
引張り強度を確保することができない。一方、炭素含有
量が0.25wt.%を超えると、マルテンサイト自体の靭性が
劣化し、高靭化を達成することができない。従って、炭
素含有量は、0.0７〜0.25wt.%の範囲内に限定すべきで
ある。
間鍛造用非調質鋼の化学成分組成を、上述した範囲内に
限定した理由について、以下に述べる。 (1) 炭素(C) ： 炭素は、焼入れ性を高め、マルテンサイトの生成を促進
すると共に、マルテンサイトの強度を決定する元素であ
る。炭素含有量が0.0７wt.%未満では、900N/mm２以上の
引張り強度を確保することができない。一方、炭素含有
量が0.25wt.%を超えると、マルテンサイト自体の靭性が
劣化し、高靭化を達成することができない。従って、炭
素含有量は、0.0７〜0.25wt.%の範囲内に限定すべきで
ある。
【００１１】(2) 珪素(Si)：珪素は脱酸元素である。珪
素含有量が0.05wt.%未満では所期の効果が得られない。
一方、珪素含有量が0.50wt.%を超えると、靭性が劣化す
る。従って、珪素含有量は、0.05〜0.50wt.%の範囲内に
限定すべきである。
素含有量が0.05wt.%未満では所期の効果が得られない。
一方、珪素含有量が0.50wt.%を超えると、靭性が劣化す
る。従って、珪素含有量は、0.05〜0.50wt.%の範囲内に
限定すべきである。
【００１２】(3) マンガン(Mn)：マンガンは、マルテン
サイトの生成に最も効果のある元素であって、マルテン
サイト生成臨界冷却速度を低速側に効率よく移動させ
る、本発明鋼の重要成分である。マンガン含有量が2.00
wt.%未満では、空冷におけるマルテンサイト生成が不足
する。一方、マンガン含有量が3.50wt.%を超えると、完
全なマルテンサイト組織になる結果、それ以上添加して
も効果がなく、製造原価を上昇させる。従って、マンガ
ン含有量は、2.00〜3.50wt.%の範囲内に限定すべきであ
る。
サイトの生成に最も効果のある元素であって、マルテン
サイト生成臨界冷却速度を低速側に効率よく移動させ
る、本発明鋼の重要成分である。マンガン含有量が2.00
wt.%未満では、空冷におけるマルテンサイト生成が不足
する。一方、マンガン含有量が3.50wt.%を超えると、完
全なマルテンサイト組織になる結果、それ以上添加して
も効果がなく、製造原価を上昇させる。従って、マンガ
ン含有量は、2.00〜3.50wt.%の範囲内に限定すべきであ
る。
【００１３】(4) 燐(P) ：燐の含有量が0.025 wt.%を超
えると靭性が劣化するので、燐含有量は可及的に少ない
方がよい。従って、燐含有量を、工業的に実現可能な0.
001 〜0.025 wt.%の範囲内に限定した。
えると靭性が劣化するので、燐含有量は可及的に少ない
方がよい。従って、燐含有量を、工業的に実現可能な0.
001 〜0.025 wt.%の範囲内に限定した。
【００１４】(5) クロム(Cr)：クロムは、焼入れ性の向
上、および、強度の確保に有効な元素であって、本発明
の重要成分である。クロム含有量が0.05wt.%未満では、
所望の引張り強さが得られない。一方、クロム含有量が
1.50wt.%を超えると、靭性が劣化する。従って、クロム
含有量は、0.05〜1.50wt.%の範囲内に限定すべきであ
る。
上、および、強度の確保に有効な元素であって、本発明
の重要成分である。クロム含有量が0.05wt.%未満では、
所望の引張り強さが得られない。一方、クロム含有量が
1.50wt.%を超えると、靭性が劣化する。従って、クロム
含有量は、0.05〜1.50wt.%の範囲内に限定すべきであ
る。
【００１５】(6) ニオブ(Nb)：ニオブは、固溶している
状態で焼入れ性を向上させる元素である。特に、アシキ
ューラー・フェライトの核発生サイトになる、例えばMn
S のような析出物に作用してその機能を低下させ、マル
テンサイトの生成を助長する。従って、ニオブの含有量
を、熱間鍛造の加熱時にNb炭窒化物がすべて固溶する量
即ち0.010 〜0.050wt.% の範囲内に限定する。ニオブ含
有量が0.010wt.% 未満では、上述した作用に所望の効果
が得られない。一方、ニオブ含有量が0.050wt.% を超え
ると未固溶の炭窒化物が生成し、その効果が飽和する。
状態で焼入れ性を向上させる元素である。特に、アシキ
ューラー・フェライトの核発生サイトになる、例えばMn
S のような析出物に作用してその機能を低下させ、マル
テンサイトの生成を助長する。従って、ニオブの含有量
を、熱間鍛造の加熱時にNb炭窒化物がすべて固溶する量
即ち0.010 〜0.050wt.% の範囲内に限定する。ニオブ含
有量が0.010wt.% 未満では、上述した作用に所望の効果
が得られない。一方、ニオブ含有量が0.050wt.% を超え
ると未固溶の炭窒化物が生成し、その効果が飽和する。
【００１６】(7) アルミニウム(Al)：アルミニウムは、
脱酸元素であると共に強力な窒化物生成元素である。従
って、本発明のように、冷却速度が十分に遅い空冷にお
いては、冷却中にＮとの反応が進み、AlN が生成する。
その結果、有効Ｎ量から更にAlN としてのＮ量が減少
し、マルテンサイト中での固溶Ｎ量も減少するので、マ
ルテンサイトの靭性が向上する。アルミニウム含有量が
0.010 wt.%未満では、上述した作用に所望の効果が得ら
れない。一方、アルミニウム含有量が0.100 wt.%を超え
ると、靭性が劣化する。従って、アルミニウム含有量
は、0.010 〜0.100wt.% の範囲内に限定すべきである。
脱酸元素であると共に強力な窒化物生成元素である。従
って、本発明のように、冷却速度が十分に遅い空冷にお
いては、冷却中にＮとの反応が進み、AlN が生成する。
その結果、有効Ｎ量から更にAlN としてのＮ量が減少
し、マルテンサイト中での固溶Ｎ量も減少するので、マ
ルテンサイトの靭性が向上する。アルミニウム含有量が
0.010 wt.%未満では、上述した作用に所望の効果が得ら
れない。一方、アルミニウム含有量が0.100 wt.%を超え
ると、靭性が劣化する。従って、アルミニウム含有量
は、0.010 〜0.100wt.% の範囲内に限定すべきである。
【００１７】(8) チタン(Ti) チタンは、熱間鍛造の加熱時に、オーステナイト中へ固
溶せず、結晶粒の成長を抑制し、その後の空冷時に生成
する組織を微細化し、そして、Ｎを固定し、有効窒素量
を低下させる作用を有しており、これらの作用によっ
て、非調質鋼の靭性を高めることができる。チタン含有
量が0.003 wt.%未満では、上述した作用に所望の効果が
得らない。一方、チタン含有量が0.015 wt.%を超える
と、チタンの過剰な析出物によって、逆に延性が低下す
る。従って、チタン含有量は、0.003〜0.015 wt.%の範
囲内に限定すべきである。
溶せず、結晶粒の成長を抑制し、その後の空冷時に生成
する組織を微細化し、そして、Ｎを固定し、有効窒素量
を低下させる作用を有しており、これらの作用によっ
て、非調質鋼の靭性を高めることができる。チタン含有
量が0.003 wt.%未満では、上述した作用に所望の効果が
得らない。一方、チタン含有量が0.015 wt.%を超える
と、チタンの過剰な析出物によって、逆に延性が低下す
る。従って、チタン含有量は、0.003〜0.015 wt.%の範
囲内に限定すべきである。
【００１８】(9) 有効窒素(N) ：有効窒素量は、鋼中の
Ｎ量からTiN として結合したＮ量を引いた値であって、
熱間鍛造の加熱時に固溶しているＮ量を表し、式〔 N−
Ti/3.4〕によって定義される。有効窒素量を 0.0030wt.
% 以下にすると、空冷のような遅い冷却速度において、
冷却中にＮがAlと結合し、変態前の固溶Ｎ量が0.0010w
t.%以下になる。従って、焼入れ性に効果を示す固溶Ｂ
量が十分に確保され、そして、マルテンサイトの靭性向
上に十分なほどまで固溶Ｎ量を低下させることができ
る。従って、有効窒素量は、0.0030 wt.% 以下に限定す
べきである。なお、鋼中のＮ量が0.0030wt.% 以下であ
れば、上述した作用が完璧に発揮されるため、より好ま
しい。
Ｎ量からTiN として結合したＮ量を引いた値であって、
熱間鍛造の加熱時に固溶しているＮ量を表し、式〔 N−
Ti/3.4〕によって定義される。有効窒素量を 0.0030wt.
% 以下にすると、空冷のような遅い冷却速度において、
冷却中にＮがAlと結合し、変態前の固溶Ｎ量が0.0010w
t.%以下になる。従って、焼入れ性に効果を示す固溶Ｂ
量が十分に確保され、そして、マルテンサイトの靭性向
上に十分なほどまで固溶Ｎ量を低下させることができ
る。従って、有効窒素量は、0.0030 wt.% 以下に限定す
べきである。なお、鋼中のＮ量が0.0030wt.% 以下であ
れば、上述した作用が完璧に発揮されるため、より好ま
しい。
【００１９】(10)モリブデン(Mo)、バナジウム(V) ：モ
リブデンおよびバナジウムは、焼入れ性を向上させる元
素である。従って、必要に応じて、モリブデンおよび／
またはバナジウムを付加的に含有させる。モリブデンお
よび／またはバナジウムの含有量が0.01wt.%未満または
0.15wt.%超では、上述した作用に所望の効果が得られな
い。従って、モリブデンおよび／またはバナジウムの含
有量は、0.01〜0.15wt.%の範囲内に限定すべきである。
リブデンおよびバナジウムは、焼入れ性を向上させる元
素である。従って、必要に応じて、モリブデンおよび／
またはバナジウムを付加的に含有させる。モリブデンお
よび／またはバナジウムの含有量が0.01wt.%未満または
0.15wt.%超では、上述した作用に所望の効果が得られな
い。従って、モリブデンおよび／またはバナジウムの含
有量は、0.01〜0.15wt.%の範囲内に限定すべきである。
【００２０】(11) ボロン(B) ：ボロンも、焼入れ性を
向上させる元素である。従って、必要に応じて、ボロン
を付加的に含有させる。特に、この発明のような空冷型
マルテンサイト系非調質鋼においては、冷却速度が十分
に遅いため、水冷、油冷のような通常の焼入れに比べて
微量のボロンの含有により、焼入れ性向上効果が得られ
る。ボロン含有量が0.0002wt.%未満では、上述した作用
に所望の効果が得られない。一方、ボロン含有量が0.00
20wt.%を超えると、ボロンが炭ほう化物として析出する
結果、逆に焼入れ性が低下する。従って、ボロン含有量
は、0.0002〜0.0020wt.%の範囲内に限定すべきである。
向上させる元素である。従って、必要に応じて、ボロン
を付加的に含有させる。特に、この発明のような空冷型
マルテンサイト系非調質鋼においては、冷却速度が十分
に遅いため、水冷、油冷のような通常の焼入れに比べて
微量のボロンの含有により、焼入れ性向上効果が得られ
る。ボロン含有量が0.0002wt.%未満では、上述した作用
に所望の効果が得られない。一方、ボロン含有量が0.00
20wt.%を超えると、ボロンが炭ほう化物として析出する
結果、逆に焼入れ性が低下する。従って、ボロン含有量
は、0.0002〜0.0020wt.%の範囲内に限定すべきである。
【００２１】(12) 硫黄(S) ，鉛(Pb)，カルシウム(C
a)：硫黄、鉛およびカルシウムは、快削性を付与する作
用を有している。従って、部品に加工される過程におい
て、被削性が要求される場合には、必要に応じて、硫
黄、鉛およびカルシウムのうちの少なくとも１つの元素
を付加的に含有させる。鉛含有量が0.05wt.%未満、カル
シウム含有量が0.0010wt.%未満では、快削性を向上させ
ることができない。一方、硫黄含有量が0.10wt.%超、鉛
含有量が0.30wt.%超、または、カルシウム含有量が0.01
00wt.%超では、靭性が甚だしく劣化する。従って、硫黄
含有量は0.10wt.%以下に、鉛含有量は0.05〜0.30wt.%の
範囲内に、そして、カルシウム含有量は0.0010〜0.0100
wt.%の範囲内にそれぞれ限定すべきである。
a)：硫黄、鉛およびカルシウムは、快削性を付与する作
用を有している。従って、部品に加工される過程におい
て、被削性が要求される場合には、必要に応じて、硫
黄、鉛およびカルシウムのうちの少なくとも１つの元素
を付加的に含有させる。鉛含有量が0.05wt.%未満、カル
シウム含有量が0.0010wt.%未満では、快削性を向上させ
ることができない。一方、硫黄含有量が0.10wt.%超、鉛
含有量が0.30wt.%超、または、カルシウム含有量が0.01
00wt.%超では、靭性が甚だしく劣化する。従って、硫黄
含有量は0.10wt.%以下に、鉛含有量は0.05〜0.30wt.%の
範囲内に、そして、カルシウム含有量は0.0010〜0.0100
wt.%の範囲内にそれぞれ限定すべきである。
【００２２】(13) マルテンサイト マルテンサイト含有量は、30% 以上であることが必要で
ある。マルテンサイト含有量が30% 未満では、900N/mm2
以上の引張り強度を有し且つ靭性に優れた熱間鍛造用非
調質鋼が得られない。
ある。マルテンサイト含有量が30% 未満では、900N/mm2
以上の引張り強度を有し且つ靭性に優れた熱間鍛造用非
調質鋼が得られない。
【００２３】以上述べたように、この発明によれば、マ
ルテンサイトを30% 以上含有させるために、適量のＣ、
Mn、Cr、Nbおよび必要に応じて極微量のＢを添加し、こ
れによって、焼入れ性の向上が図られている。また、マ
ルテンサイトの固溶Ｎ量を極微量となし、且つ、粗大な
TiN による靭性の劣化を防止するために、調和した特定
量のTi、Alおよび有効Ｎを添加し、これによって、マル
テンサイト自体の靭性の向上が図られている。そして、
Crによるベイナイトの強化、MoおよびＶによる焼入れ性
の向上、および、空冷によって、強靱なマルテンサイト
を30% 以上含有する、強度および靭性に優れた熱間鍛造
用非調質鋼が得られる。
ルテンサイトを30% 以上含有させるために、適量のＣ、
Mn、Cr、Nbおよび必要に応じて極微量のＢを添加し、こ
れによって、焼入れ性の向上が図られている。また、マ
ルテンサイトの固溶Ｎ量を極微量となし、且つ、粗大な
TiN による靭性の劣化を防止するために、調和した特定
量のTi、Alおよび有効Ｎを添加し、これによって、マル
テンサイト自体の靭性の向上が図られている。そして、
Crによるベイナイトの強化、MoおよびＶによる焼入れ性
の向上、および、空冷によって、強靱なマルテンサイト
を30% 以上含有する、強度および靭性に優れた熱間鍛造
用非調質鋼が得られる。
【００２４】空冷は、主に大気放冷によって行われる
が、扇風機等による衝風冷却によって行ってもよい。ま
た、本発明鋼は、熱間鍛造用に限られるものではなく、
圧延等による他の熱間加工後、空冷される鋼材、例え
ば、直接切削用非調質鋼等に対しても適用が可能であ
る。更に、熱間鍛造後、水冷、油冷などの強冷却が施さ
れる場合にも、十分な焼入れ性を示すため、適用が可能
であり、また、熱間鍛造空冷後、焼戻しを施して性能の
改善を図ることも可能である。
が、扇風機等による衝風冷却によって行ってもよい。ま
た、本発明鋼は、熱間鍛造用に限られるものではなく、
圧延等による他の熱間加工後、空冷される鋼材、例え
ば、直接切削用非調質鋼等に対しても適用が可能であ
る。更に、熱間鍛造後、水冷、油冷などの強冷却が施さ
れる場合にも、十分な焼入れ性を示すため、適用が可能
であり、また、熱間鍛造空冷後、焼戻しを施して性能の
改善を図ることも可能である。
【００２５】
【実施例】次に、この発明の非調質鋼を、この発明の範
囲外の比較例と対比しながら、実施例により、更に詳細
に説明する。表１に示す、この発明の範囲内の化学成分
組成を有する本発明鋼No.1〜11、および、この発明の範
囲外の化学成分組成を有する比較鋼No.1〜4 を溶製した
後、圧延によって、直径30mmおよび／または72mmの丸棒
状に仕上げ、これを、熱間鍛造用素材とした。得られた
素材を1200℃に加熱した後、スエージングマシンにより
熱間鍛造を行って減面率20% の丸棒となし次いで放冷し
た。かくして、直径25mmおよび／または60mmの丸棒を調
製した。
囲外の比較例と対比しながら、実施例により、更に詳細
に説明する。表１に示す、この発明の範囲内の化学成分
組成を有する本発明鋼No.1〜11、および、この発明の範
囲外の化学成分組成を有する比較鋼No.1〜4 を溶製した
後、圧延によって、直径30mmおよび／または72mmの丸棒
状に仕上げ、これを、熱間鍛造用素材とした。得られた
素材を1200℃に加熱した後、スエージングマシンにより
熱間鍛造を行って減面率20% の丸棒となし次いで放冷し
た。かくして、直径25mmおよび／または60mmの丸棒を調
製した。
【００２６】
【表１】
【００２７】このようにして調製された本発明鋼No.1〜
11からなる丸棒および比較鋼No.1〜4 からなる丸棒に対
し、その機械的性質を調べるため、引張り試験およびシ
ャルピー衝撃試験（JIS4号試験片に加工し、20℃で試
験) を行った。本発明鋼および比較鋼のマルテンサイト
含有量および機械的性質を表２に示す。
11からなる丸棒および比較鋼No.1〜4 からなる丸棒に対
し、その機械的性質を調べるため、引張り試験およびシ
ャルピー衝撃試験（JIS4号試験片に加工し、20℃で試
験) を行った。本発明鋼および比較鋼のマルテンサイト
含有量および機械的性質を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】表１および表２から明らかなように、本発
明範囲内の化学成分組成を有する本発明鋼No.1〜11は、
何れも、熱間鍛造後の引張り強度が920N/mm2以上であ
り、且つ、20℃での吸収エネルギー即ち衝撃値が65J/cm
2 以上であって、強靱な機械的性質を有していた。
明範囲内の化学成分組成を有する本発明鋼No.1〜11は、
何れも、熱間鍛造後の引張り強度が920N/mm2以上であ
り、且つ、20℃での吸収エネルギー即ち衝撃値が65J/cm
2 以上であって、強靱な機械的性質を有していた。
【００３０】これに対し、比較鋼No.1は、Ｃ量が0.0７w
t.%未満、Mn量が2.00wt.%未満であって、本発明の範囲
を外れて少ないために、引張り強度は873N/mm２、衝撃
値は56J/cm２となり、所望の強度および靭性を得ること
ができなかった。比較鋼No.2は、有効N 量が0.0041wt.%
であって、本発明の範囲を外れて多いために、Ｂによる
焼入れ性の向上効果が得られず、従って、マルテンサイ
ト含有量が28% になり、引張り強度は885N/mm２、衝撃
値は47J/cm２ となり、靭性が非常に劣化した。
t.%未満、Mn量が2.00wt.%未満であって、本発明の範囲
を外れて少ないために、引張り強度は873N/mm２、衝撃
値は56J/cm２となり、所望の強度および靭性を得ること
ができなかった。比較鋼No.2は、有効N 量が0.0041wt.%
であって、本発明の範囲を外れて多いために、Ｂによる
焼入れ性の向上効果が得られず、従って、マルテンサイ
ト含有量が28% になり、引張り強度は885N/mm２、衝撃
値は47J/cm２ となり、靭性が非常に劣化した。
【００３１】比較鋼No.3は、C 量が0.27wt.%であり本発
明の範囲を外れて多いために、マルテンサイト含有量は
35% であり、引張り強度は1055N/mm2 であって高いが、
衝撃値が55J/cm2 であって低く、靭性が劣化していた。
比較鋼No.4は、Ti含有量が0.019 wt.%であって、本発明
の範囲を外れて多いために、引張り強度は1112N/mm2で
あって高いが、衝撃値が53J/cm2 であって低く、靭性が
劣化していた。
明の範囲を外れて多いために、マルテンサイト含有量は
35% であり、引張り強度は1055N/mm2 であって高いが、
衝撃値が55J/cm2 であって低く、靭性が劣化していた。
比較鋼No.4は、Ti含有量が0.019 wt.%であって、本発明
の範囲を外れて多いために、引張り強度は1112N/mm2で
あって高いが、衝撃値が53J/cm2 であって低く、靭性が
劣化していた。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
900N/mm2以上の引張り強度を有し、しかも、衝撃値が20
℃で60J/cm2 以上の高靭性を有する、空冷型マルテンサ
イト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼が得られる、工業上有
用な効果がもたらされる。
900N/mm2以上の引張り強度を有し、しかも、衝撃値が20
℃で60J/cm2 以上の高靭性を有する、空冷型マルテンサ
イト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼が得られる、工業上有
用な効果がもたらされる。
フロントページの続き (72)発明者 江口 豊明 東京都千代田区五番町６番地２ トー ア・スチール株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−111159（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−111160（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60
Claims (4)
- 【請求項１】 炭素(C) ： 0.0７ 〜0.25 wt.%、 珪素(Si) ： 0.05 〜0.50 wt.%、 マンガン(Mn) ： 2.00 〜3.50 wt.%、 燐(P) ： 0.001 〜0.025 wt.%、 クロム(Cr) ： 0.05 〜1.50 wt.%、 ニオブ(Nb) ： 0.010 〜0.050 wt.%、 アルミニウム(Al)： 0.010 〜0.100 wt.%、 チタン(Ti) ： 0.003 〜0.015 wt.%、 次式で定義される有効窒素(N) 量：0.0030 wt.% 以下、 有効窒素(N) 量 ＝ N − Ti/3.4 および、 残部が鉄(Fe)および不可避的不純物からなり、熱間鍛造
後、空冷によって 30%以上のマルテンサイトを含有する
ことを特徴とする、空冷型マルテンサイト系強靱性熱間
鍛造用非調質鋼。 - 【請求項２】 モリブデン(Mo) ： 0.01 〜0.15 wt.%、 バナジウム(V) ： 0.01 〜0.15 wt.%、および、 ボロン(B) ： 0.0002〜0.0020wt.% からなる群から選んだ少なくとも１つの成分を付加的に
含有する、請求項１記載の空冷型マルテンサイト系強靱
性熱間鍛造用非調質鋼。 - 【請求項３】硫黄(S) ： 0.10 wt.%以下、 鉛(Pb) ： 0.05 〜0.30 wt.% 、および、 カルシウム(Ca) ： 0.0010〜0.0100 wt.% からなる群から選んだ少なくとも１つの成分を付加的に
含有する、請求項１記載の空冷型マルテンサイト系強靱
性熱間鍛造用非調質鋼。 - 【請求項４】 モリブデン(Mo) ： 0.01 〜0.15 wt.%、 バナジウム(V) ： 0.01 〜0.15 wt.%、および、 ボロン(B) ： 0.0002〜0.0020wt.% からなる群から選んだ少なくとも１つの成分と、そし
て、 硫黄(S) ： 0.10 wt.%以下、 鉛(Pb) ： 0.05 〜0.30wt.% カルシウム(Ca) ： 0.0010〜0.0100 wt.% からなる群から選んだ少なくとも１つの成分とを付加的
に含有する、請求項１記載の空冷型マルテンサイト系強
靱性熱間鍛造用非調質鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05265809A JP3098366B2 (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 空冷型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05265809A JP3098366B2 (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 空冷型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0797657A JPH0797657A (ja) | 1995-04-11 |
| JP3098366B2 true JP3098366B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=17422355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05265809A Expired - Fee Related JP3098366B2 (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 空冷型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3098366B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101306241B1 (ko) * | 2013-01-18 | 2013-09-10 | 주식회사 세아베스틸 | 강도 및 충격 인성이 우수한 직접 담금질 저탄소 비조질강 및 이의 제조방법 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2204463B8 (en) * | 2007-10-29 | 2019-08-14 | Nippon Steel Corporation | Martensite type steel not requiring heat treatment and hot forged non heat-treated steel parts |
| EP2123787A1 (fr) * | 2008-05-06 | 2009-11-25 | Industeel Creusot | Acier à hautes caractéristiques pour pièces massives |
| EP2532765B1 (en) * | 2010-02-04 | 2020-01-15 | Nippon Steel Corporation | High-strength welded steel pipe and method for producing the same |
| KR101353838B1 (ko) | 2011-12-28 | 2014-01-20 | 주식회사 포스코 | 인성 및 용접성이 우수한 내마모강 |
| KR101714905B1 (ko) * | 2014-11-03 | 2017-03-10 | 주식회사 포스코 | 충격 인성이 우수한 선재 및 그 제조방법 |
-
1993
- 1993-09-29 JP JP05265809A patent/JP3098366B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101306241B1 (ko) * | 2013-01-18 | 2013-09-10 | 주식회사 세아베스틸 | 강도 및 충격 인성이 우수한 직접 담금질 저탄소 비조질강 및 이의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0797657A (ja) | 1995-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3139876B2 (ja) | 熱間鍛造用非調質鋼および非調質熱間鍛造品の製造方法ならびに非調質熱間鍛造品 | |
| JP3098366B2 (ja) | 空冷型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼 | |
| JP3468031B2 (ja) | マルテンサイト・ベイナイト型熱間鍛造部品及びその製造方法 | |
| JP3327635B2 (ja) | 疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材及びその鋼材を用いた非調質熱間鍛造品の製造方法 | |
| JPH08277437A (ja) | 高強度・高靭性熱間鍛造用非調質鋼とその鍛造品の製造方法 | |
| JP5266804B2 (ja) | 圧延非調質鋼材の製造方法 | |
| JP3100492B2 (ja) | 高疲労強度熱間鍛造品の製造方法 | |
| JP4539447B2 (ja) | 高強度熱延鋼板およびその製造方法 | |
| JP2768062B2 (ja) | 高強度強靭鋼の製造方法 | |
| JP3228986B2 (ja) | 高張力鋼板の製造方法 | |
| JPH0222140B2 (ja) | ||
| JP2950702B2 (ja) | 高強度熱間鍛造用非調質鋼 | |
| JP4038361B2 (ja) | 非調質高強度・高靭性鍛造品およびその製造方法 | |
| JP2735161B2 (ja) | 熱間鍛造用高強度・高靭性非調質鋼 | |
| JPH07316737A (ja) | 空冷型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼 | |
| JP5412915B2 (ja) | フェライト・パーライト型圧延非調質鋼材の製造方法 | |
| JP3089424B2 (ja) | 強靭非調質鋼の製造方法 | |
| JP3267653B2 (ja) | 高張力鋼板の製造法 | |
| JP3042574B2 (ja) | 高疲労強度を有する熱間鍛造品及びその製造方法 | |
| JP3059318B2 (ja) | 高疲労強度熱間鍛造品の製造方法 | |
| JP3543581B2 (ja) | フェライト・パーライト型非調質鋼 | |
| JPH026828B2 (ja) | ||
| JPH0530883B2 (ja) | ||
| JPH02153042A (ja) | 熱間鍛造用の高強度・高靭性非調質鋼 | |
| JP3169464B2 (ja) | 高疲労強度を有する機械構造部品の熱処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080811 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090811 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090811 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100811 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110811 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120811 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |