JP3489376B2 - 高強度高靱性快削非調質鋼材 - Google Patents
高強度高靱性快削非調質鋼材Info
- Publication number
- JP3489376B2 JP3489376B2 JP04313897A JP4313897A JP3489376B2 JP 3489376 B2 JP3489376 B2 JP 3489376B2 JP 04313897 A JP04313897 A JP 04313897A JP 4313897 A JP4313897 A JP 4313897A JP 3489376 B2 JP3489376 B2 JP 3489376B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- toughness
- content
- machinability
- effect
- 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
調質鋼材に関する。更に詳しくは、熱間加工後に焼入れ
焼戻しの調質処理を施さずとも優れた強度−靱性バラン
スを有するとともに被削性にも優れた機械構造部品など
の素材として好適な非調質鋼材に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、高い引張強度と靱性を必要とする
機械構造部品などは、熱間加工で所定の形状に粗加工
し、次いで、切削加工によって所望形状に仕上げた後、
焼入れ焼戻しの調質処理を施すのが一般的であった。し
かしこの調質処理には多くのエネルギーとコストを費や
す。そこで近年、省エネルギーの社会的要請に応え、且
つ、一方では低コスト化を図るために、熱間加工のまま
で使用できる非調質鋼の開発が盛んに行われている。 【0003】又、熱間加工後の切削加工を容易にする目
的から、被削性に優れた快削鋼に対する要求もますます
大きくなっている。 【0004】一般に鋼の被削性は金属組織に大きく依存
し、フェライト・パーライト組織を有する鋼の場合には
被削性が良好であり、フェライト・ベイナイト組織やベ
イナイトあるいはマルテンサイトの単相組織の鋼にあっ
ては被削性が悪いことが知られている。又、Pb、T
e、Bi、Ca及びSなどの快削元素を単独あるいは複
合添加すれば被削性が向上することも周知の事実であ
る。したがって、従来は非調質鋼に前記の快削元素を添
加して熱間加工後の切削加工性を改善する方法が採られ
てきた。しかし、非調質鋼に単に快削元素を添加しただ
けの場合には、所望の機械的特性、なかでも靱性を確保
できないことが多い。 【0005】特開平6−145890号公報には「高強
度高靱性快削鋼」が開示されている。しかし、この公報
で提案された鋼に所望の高強度と高靱性を付与させるた
めには、その実施例における記載からも明らかなよう
に、浸炭焼入れ、高周波焼入れや焼入れ低温焼戻しとい
った処理が必須であるため熱処理コストが嵩む。しか
も、鋼を焼入れしてマルテンサイト変態させた場合には
大きな変態歪が生ずるので曲がりが大きくなるという問
題も生ずる。更に、特にC含有量が高い鋼を焼入れする
場合には焼割れに対する配慮も行う必要がある。 【0006】特開平7−166235号公報には、熱間
鍛造後に冷却した組織の80%以上がフェライト−ベイ
ナイトからなる特定の化学組成を有する鋼材を200〜
700℃で時効処理する「強靱性、耐久比、降伏比およ
び被削性に優れる亜熱間鍛造用鋼の製造方法」が開示さ
れている。しかし、この公報で提案された鋼はVを重量
%で0.30〜0.70%も含むものである。このた
め、その実施例における記載からも明らかなように、例
えば引張強度が1100MPa(112.2Kgf/m
m2 )レベルでの衝撃値は40J/cm2(4.1kg
f・m/cm2)程度しかなく靱性が低い。したがっ
て、高い強度と良好な靱性が要求される場合には必ずし
も適用できないものである。更に、800〜1050℃
の低い温度域で熱間鍛造を施す必要があるため、鍛造時
に鋼材に割れが生ずる場合もある。 【0007】つまり、上記の各公報で提案された技術は
いずれも「非調質化」と「高強度高靱性鋼の被削性の向
上」を両立させたいとする産業界の要請には応えきれな
いものであった。 【0008】特開平7−54100号公報には、特定の
化学組成を有する「被削性の優れたフェライト+ベイナ
イト型高強度熱間鍛造用非調質鋼」が開示されている。
しかし、この公報で提案された鋼はSiを重量%で3.
0〜5.0も含むものであるため、高強度化は達成でき
ても靱性が低く、高い強度と良好な靱性が要求される場
合には必ずしも適用できないものである。 【0009】特開平7−268538号公報には、熱間
鍛造後に自然放冷したままでベイナイト+フェライトの
2相組織又はベイナイト組織で、引張強さが883MP
a以上、2mmUノッチシャルピー衝撃値が59J/c
m2 以上である「被削性に優れた高靱性非調質鋼」が開
示されている。しかし、この公報で提案された鋼はN含
有量が0.01〜0.03%と高いため、強度−靱性バ
ランスの点で必ずしも満足できるものではない。つま
り、前記公報で提案された鋼の場合にはその実施例に記
載の引張強さと衝撃値との関係からも明らかなように、
特に引張強さが1100MPa以上の場合の衝撃値は6
0J/cm2 程度であり、高い靱性が要求される場合に
は必ずしも適用できないものである。 【0010】鉄と鋼(vol.57(1971年)S4
84)には、脱酸調整快削鋼にTiを添加すれば被削性
が高まる場合のあることが報告されている。しかし、T
iの多量の添加はTiNが多量に生成されることもあっ
て工具摩耗を増大させ、被削性の点からは好ましくない
ことも述べられている。例えば、C:0.45%、S
i:0.29%、Mn:0.78%、P:0.017
%、S:0.041%、Al:0.006%、N:0.
0087%、Ti:0.228%、O:0.004%及
びCa:0.001%を含有する鋼では却ってドリル寿
命が低下して被削性が劣っている。このように、鋼に単
にTiを添加するだけでは被削性は向上するものではな
い。 【0011】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑みなされたもので、通常の熱間加工と冷却の条件で、
それも非調質のままで高い強度と優れた靱性を有し、し
かも各々の強度レベルで被削性が良好な機械構造部品な
どの素材用として好適な鋼材を低コストで提供すること
を目的とする。 【0012】 【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記に
示す高強度高靱性快削非調質鋼材にある。 【0013】 すなわち、「重量%で、C:0.05〜
0.3%、Si:0.05〜1.5%、Mn:0.4〜
3.5%、S:0.002〜0.2%、Ti:0.06
〜1.0%、Al:0.005〜0.05%、N:0.
008%以下、Cr:0〜3.0%、Ni:0〜2.0
%、V:0〜0.30%、Nb:0〜0.1%、Mo:
0〜0.50%、Cu:0〜1.0%、B:0〜0.0
2%、Nd:0〜0.1%、Pb:0〜0.50%、C
a:0〜0.01%、Se:0〜0.5%、Te:0〜
0.05%、Bi:0〜0.4%、式中の元素記号をそ
の元素の重量%での含有量として、Si、Mn、Cr及
びNiに関する下記(1) 式で表されるfn1が2.5%
≦fn1≦4.5%、Ti及びSに関する下記(2) 式で
表されるfn2がfn2≧2、残部はFe及び不可避不
純物からなる組成であって、組織の90%以上がベイナ
イト又はフェライト・ベイナイトで、且つ、旧オーステ
ナイト粒がJIS粒度番号5以上であることを特徴とす
る高強度高靱性快削非調質鋼材。 【0014】 fn1=0.5Si+Mn+1.13C
r+1.98Ni・・・・(1)、fn2=Ti/S・・
・・(2)」である。 【0015】ここで、組織の割合は顕微鏡観察した時の
組織割合のことをいう。なお、「ベイナイトが90%以
上」とは組織中にフェライトが含まれない場合において
組織の90%以上をベイナイトが占めている状態をい
い、「フェライト・ベイナイトが90%以上」とはベイ
ナイトとフェライトが混在する場合の組織においてフェ
ライトとベイナイトの占める割合の和が90%以上であ
ることをいう。 【0016】又、「旧オーステナイト粒」とは、加熱と
熱間加工を受けベイナイトやフェライトなどが変態生成
する直前のオーステナイト粒のことをいう。 【0017】なお、本明細書でいう「非調質鋼材」とは
所謂「調質処理」としての「焼入れ・焼戻し」を省略し
た鋼材のことをいい、「熱間加工のままで使用できる鋼
材」の他に「熱間加工後に焼戻しに相当する時効処理を
行った鋼材」を含むものである。 【0018】 【発明の実施の形態】本発明者らは、非調質鋼材の化学
組成と組織が強度、靱性及び被削性に及ぼす影響につい
て検討するため実験を繰り返した。その結果、先ず、T
iを添加した鋼を熱間加工した後、適正な冷却速度で冷
却すれば、鋼材の被削性が飛躍的に向上することを見い
だした。そこで更に研究を続けた結果、下記の(a)〜
(h)の事項を知見した。 【0019】 (a)特定の化学組成を有する鋼の組織
及び靱性は前記の(1) 式と相関を有し、この値が特定の
範囲にある場合に、非調質鋼の主たる組織がベイナイト
又はフェライト・ベイナイトになって良好な強度−靱性
バランスが得られる。 【0020】(b)Sとのバランスを考慮して鋼にTi
を積極的に添加すると、鋼中にTiの炭硫化物が形成さ
れる。 【0021】(c)鋼中に上記したTiの炭硫化物が生
成すると、MnSの生成量が減少する。 【0022】(d)鋼中のS含有量が同じ場合には、T
iの炭硫化物はMnSよりも大きな被削性改善効果を有
する。これは、Tiの炭硫化物の融点がMnSのそれよ
りも低いため、切削加工時に工具のすくい面での潤滑作
用が大きくなることに基づく。 【0023】(e)製鋼時に生成したTiの炭硫化物
は、通常の熱間加工のための加熱温度では基地に固溶し
ないのでオーステナイト領域おいて所謂「ピンニング効
果」を発揮し、オーステナイト粒の粗大化防止に有効で
ある。 【0024】 (f)Ti炭硫化物の被削性向上効果と
ピンニング効果を同時に得るためには前記(2) 式の値を
2以上にする必要がある。なお、非調質鋼材の場合、そ
の主たる組織が特定の、ベイナイト又はフェライト・ベ
イナイトからなり、前記(2) 式の値が2以上であれば良
好な強度−靱性バランスを確保することができる。 【0025】(g)Tiの炭硫化物の効果を充分発揮さ
せるためには、N含有量を低く制限することが重要であ
る。これは、N含有量が多いとTiNとしてTiが固定
されてしまい、Tiの炭硫化物の生成が抑制されてしま
うためである。 【0026】 (h)N量を規制した鋼に適正量のTi
を含有させて熱間加工の条件を適正化すれば、靱性を飛
躍的に向上させることができる。これは、熱間加工にお
ける加熱時に未固溶で存在するTi炭硫化物によってオ
ーステナイト粒の成長が抑制されるために熱間加工後に
微細な組織が得られ、この組織の微細化によって強靭化
することに基づくものである。なお、前記(2) 式の値が
2.5以上の場合にはMnSがほぼ消失するとともにT
i量にともなってTiCの生成量が増加し、このTiC
もオーステナイト領域でのピンニング効果を有するので
熱間加工後の組織は一層微細化する。このため、非調質
鋼材の場合、その主たる組織が特定の、ベイナイト又は
フェライト・ベイナイトからなり、前記(2) 式の値が
2.5以上であれば一層良好な強度−靱性バランスを確
保することができる。 【0027】本発明は上記の知見に基づいて完成された
ものである。 【0028】以下、本発明の各要件について詳しく説明
する。なお、成分含有量の「%」は「重量%」を意味す
る。 【0029】(A)鋼材の化学組成 C:0.05〜0.3% Cは、強度を確保するのに有効な元素である。その効果
を確保するためには0.05%以上の含有量を必要とす
る。しかし、0.3%を超えて含有するとパーライト組
織が生成され靱性が低下するようになる。したがって、
Cの含有量を0.05〜0.3%とした。なお、C含有
量は0.10〜0.24%とすることが好ましい。 【0030】Si:0.05〜1.5% Siは、鋼の脱酸促進作用と焼入れ性を高める作用を有
する。更に、Si含有量の増加に伴い切削時の切り屑表
面の潤滑作用が高まって工具寿命が延びるので、被削性
を改善する作用も有する。しかし、その含有量が0.0
5%未満では添加効果に乏しく、一方、1.5%を超え
ると前記効果が飽和するばかりか却って靱性が劣化する
ようになるので、その含有量を0.05〜1.5%とし
た。なお、Siの好ましい含有量は0.5〜1.3%で
ある。 【0031】S:0.002〜0.2% Sは、CとともにTiと結合してTiの炭硫化物を形成
し、被削性を高める作用を有する。しかし、その含有量
が0.002%未満では所望の効果が得られず、0.2
%を超えるとMnSが過剰に生成するのでTi炭硫化物
による被削性向上効果が低下してしまう。したがって、
Sの含有量を0.002〜0.2%とした。なお、S含
有量は被削性向上の点から0.005%以上とし、又、
靱性の劣化を防止する点から0.17%以下とすること
が好ましい。 【0032】Ti:0.06〜1.0% Tiは本発明において重要な元素であって、C及びSと
結合してTiの炭硫化物を形成し、被削性を高める作用
を有する。しかし、その含有量が0.06%未満では所
望の効果が得られない。一方、1.0%を超えて含有さ
せてもTi炭硫化物による被削性向上効果が飽和してコ
ストが嵩むばかりか、炭硫化物が粗大化して却って靱性
の低下を招く。したがって、Tiの含有量を0.06〜
1.0とした。なお、良好な被削性と靱性を安定して得
るためには、Tiの含有量を0.06〜0.8%とする
ことが好ましい。 【0033】Al:0.005〜0.05% Alは、強力な脱酸作用を持つ元素である。その効果を
確保するためには0.005%以上の含有量を必要とす
る。しかし、0.05%を超えて含有させてもその効果
が飽和しコストが嵩むばかりである。したがって、Al
の含有量を0.005〜0.05%とした。なお、Al
含有量は0.005〜0.04%とすることが好まし
い。 【0034】 N:0.008%以下 本発明においてはNの含有量を低く制御することが極め
て重要である。すなわち、NはTiとの親和力が大きい
ために容易にTiと結合してTiNを生成し、Tiを固
定してしまうので、Nを多量に含有する場合には前記し
たTiの炭硫化物の被削性向上効果が充分に発揮できな
いこととなる。更に、粗大なTiNは靱性を低下させ
る。N含有量が0.008%以下で、且つ前述の(2) 式
で表されるfn2が2以上の場合に前記したTi炭硫化
物の効果(被削性向上効果及びピンニング効果)が確保
される。なお、Ti炭硫化物の効果を高めるために、N
含有量の上限は0.006%とすることが好ましい。 【0035】V:0〜0.30% Vは添加しなくても良い。添加すれば、微細な窒化物や
炭窒化物として析出し、鋼の強度を高めるとともに、切
削時に切り屑の潤滑性を高めて被削性を向上させる作用
を有する。こうした効果を確実に得るには、Vは0.0
5%以上の含有量とすることが好ましい。しかし、その
含有量が0.30%を超えると析出物が粗大化するので
前記の効果が飽和したり、靱性が低下したりする。更
に、原料コストも嵩むばかりである。したがって、Vの
含有量を0〜0.30%とした。 【0036】Nb:0〜0.1% Nbは添加しなくても良い。添加すれば、微細な炭窒化
物として析出し、オ−ステナイト粒の粗大化を防止する
とともに、鋼の強度、靱性を向上させる効果を有する。
この効果を確実に得るには、Nbは0.005%以上の
含有量とすることが好ましい。しかし、その含有量が
0.1%を超えると前記の効果が飽和するばかりか、粗
大な硬質の炭窒化物が生じて工具を損傷し、被削性の低
下を招く。したがって、Nbの含有量を0〜0.1%と
した。 【0037】Mo:0〜0.50% Moは添加しなくても良い。添加すれば、ベイナイトの
生成を容易にし、且つ、組織を微細化して鋼の強度、靱
性を向上させる効果を有する。この効果を確実に得るに
は、Moの含有量は0.05%以上とすることが好まし
い。しかし、その含有量が0.50%を超えると熱間加
工後の組織が却って異常粗大化し、靱性が低下してしま
う。このため、Moの含有量を0〜0.50%とした。 【0038】Cu:0〜1.0% Cuは添加しなくても良い。添加すれば、靱性を低下さ
せることなく鋼の強度を高め、更に被削性を高める効果
を有する。この効果を確実に得るには、Cuは0.2%
以上の含有量とすることが好ましい。しかし、その含有
量が1.0%を超えると熱間加工性が劣化することに加
えて、析出物が粗大化して前記の効果が飽和したり靱性
が低下したりする。更に、コストも嵩むばかりである。
したがって、Cuの含有量を0〜1.0%とした。 【0039】B:0〜0.02% Bは添加しなくても良い。添加すれば、焼入れ性が向上
して鋼の強度、靱性を向上させる効果を有する。この効
果を確実に得るには、Bの含有量は0.0003%以上
とすることが好ましい。しかし、その含有量が0.02
%を超えると前記の効果が飽和したり、却って靱性が低
下したりする。このため、Bの含有量を0〜0.02%
とした。 【0040】Nd:0〜0.1% Ndは添加しなくても良い。添加すれば、Nd2S3とし
てチップブレーカーの作用を有し被削性を向上させる効
果を有する。更に、Nd2S3が溶鋼の比較的高温域で微
細に分散して生成することにともなって、MnSが微細
に分散析出し、この微細に分散析出したMnSのピンニ
ング効果により後工程での熱間加工のための加熱時にお
けるオーステナイト粒の成長が抑制されて組織が微細化
し、これによって鋼が高強度・高靱性化する効果もあ
る。前記の効果を確実に得るには、Ndは0.005%
以上の含有量とすることが好ましい。しかし、その含有
量が0.1%を超えるとNd2S3自体が粗大化して却っ
て靱性の低下をきたす。したがって、Ndの含有量を0
〜0.1%とした。なお、Nd含有量の好ましい上限値
は0.08%である。 【0041】Pb:0〜0.50% Pbは添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性、
なかでも切り屑処理性を一段と高める作用がある。この
効果を確実に得るには、Pbは0.05%以上の含有量
とすることが好ましい。しかし、その含有量が0.50
%を超えると前記の効果が飽和するばかりか、却って粗
大介在物を生成して靱性の低下をきたす。更に、Pbの
多量の添加は熱間加工性の劣化を招き、特に含有量が
0.50%を超えると鋼材の表面に疵が生じてしまう。
したがって、Pbの含有量を0〜0.50%とした。 【0042】Ca:0〜0.01% Caは添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性を
大きく高める作用がある。この効果を確実に得るには、
Caは0.001%以上の含有量とすることが好まし
い。しかし、その含有量が0.01%を超えると前記の
効果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成して
靱性の低下をきたす。したがって、Caの含有量を0〜
0.01%とした。 【0043】Se:0〜0.5% Seは添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性を
一段と向上させる効果を有する。この効果を確実に得る
には、Seは0.1%以上の含有量とすることが好まし
い。しかし、その含有量が0.5%を超えると前記の効
果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成して靱
性の低下をきたす。したがって、Seの含有量を0〜
0.5%とした。 【0044】Te:0〜0.05% Teも添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性を
一段と高める効果を有する。この効果を確実に得るに
は、Teは0.005%以上の含有量とすることが好ま
しい。しかし、その含有量が0.05%を超えると前記
の効果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成し
て靱性の低下をもたらす。更に、Teの多量の添加は熱
間加工性の著しい劣化を招き、特に含有量が0.05%
を超えると鋼材の表面に疵が生じてしまう。したがっ
て、Teの含有量を0〜0.05%とした。 【0045】Bi:0〜0.4%、 Biは添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性を
大きく向上させる効果を有する。この効果を確実に得る
には、Biは0.05%以上の含有量とすることが好ま
しい。しかし、その含有量が0.4%を超えると前記の
効果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成して
靱性の低下をきたす。更に、熱間加工性が劣化するので
鋼材の表面に疵が生じてしまう。したがって、Biの含
有量を0〜0.4%とした。 【0046】 fn1:2.5〜4.5% 前述の(1) 式で表されるfn1は鋼の組織及び靱性と相
関を有し、この値が2.5〜4.5%の場合に非調質鋼
の主たる組織がベイナイト又はフェライト・ベイナイト
になって良好な強度−靱性バランスが得られる。 【0047】 fn1に関するSi、Mn、Cr及びN
iは鋼の焼入れ性を高める効果を有するが、このfn1
の値が2.5%未満では所望の焼入れ性向上効果が得ら
れないのでパーライトの生成量が増加して靱性が低下す
る。一方、fn1の値が4.5%を超えると焼入れ性が
高くなりすぎて島状マルテンサイト組織の生成を促進
し、却って靱性が低下するようになる。したがって、本
発明では(1) 式で表されるfn1に関して2.5%≦f
n1≦4.5%と規定した。Mnは0.4〜3.5%、
Crは0〜3.0%、Niは0〜2.0%の含有量と
し、これらの範囲内で、上記fn1が2.5〜4.5%
を満足するように調整すれば良い。 【0048】 fn2:≧2 N含有量が0.008%以下で、前述の(2) 式で表され
るfn2が2以上の場合にTi炭硫化物の被削性向上効
果とピンニング効果を同時に確保することができる。更
に、(2) 式の値が2以上であれば、非調質鋼材において
は、その主たる組織が後述する特定の、ベイナイト又は
フェライト・ベイナイトの場合に良好な強度−靱性バラ
ンスを確保することもできる。 【0049】fn2<2の場合は、S量が過剰となるた
めMnSが過剰生成してTi炭硫化物による被削性向上
効果が低下するとともに、熱間加工のための加熱時にい
ずれも未固溶で存在するTiCと、MnSよりも微細に
分散生成するTi炭硫化物とが減少してしまうい、オー
ステナイト粒ピンニング効果が充分に得られず組織が粗
大化して靱性が低下してしまうのである。 【0050】 なお、既に述べたように前記(2) 式の値
が2.5以上の場合にはMnSがほぼ消失するとともに
Ti量にともなってTiCの生成量が増加し、このTi
Cもオーステナイト領域でのピンニング効果を有するの
で熱間加工後の組織は一層微細化する。このため、非調
質鋼材の場合には、その主たる組織が後述する特定の、
ベイナイト又はフェライト・ベイナイトからなり、前記
(2) 式の値が2.5以上であれば一層良好な強度−靱性
バランスを確保することができるので、fn2≧2.5
とすることが好ましい。このfn2の値の上限は特に規
定されるものではなく、Tiが1.0%でSが0.00
2%の場合の値の500であっても良い。 【0051】なお、Pは粒界偏析を起こして靱性を著し
く劣化させるので、本発明鋼中の不純物元素としてのP
は、鋼の靱性確保の点から0.05%以下とすることが
好ましい。 【0052】(B)鋼材の組織 上記の化学組成を有する鋼の被削性をTi炭硫化物によ
って高めるとともに良好な強度−靱性バランスをも確保
するためには、鋼の組織の90%以上をベイナイト又は
フェライト・ベイナイトとし、且つ、旧オーステナイト
粒がJIS粒度番号5以上の組織とする必要がある。そ
のための製造方法としては例えば、鋼片を1050を超
えて1300℃以下の温度に加熱してから、例えば熱間
鍛造などの熱間加工を行い、900℃以上の温度で仕上
げた後60℃/分以下の冷却速度で、少なくとも300
℃まで空冷又は放冷する処理がある。なお、前記(A)
の化学組成は熱間加工後に鋼材を上記の条件で冷却すれ
ば所望の組識(90%以上がベイナイト又はフェライト
・ベイナイトで、且つ、旧オーステナイト粒がJIS粒
度番号5以上である組織)が生成するように配慮された
ものである。 【0053】既に述べたように「旧オーステナイト粒」
とは、加熱と熱間加工を受けベイナイトやフェライトな
どが変態生成する直前のオーステナイト粒のことをい
う。本発明で規定する90%以上がベイナイト又はフェ
ライト・ベイナイト組織を有する非調質鋼材の場合に
は、ナイタル腐食して光学顕微鏡で観察することによっ
てこの旧オーステナイト粒を容易に判定できる。 【0054】なお、非調質鋼材が前記の組織を有すると
ともに、Ti炭硫化物に関して、その最大直径が10μ
m以下で、且つ、その量が清浄度で0.05%以上であ
る場合には、特に優れた強度−靱性バランスと良好な被
削性が得られる。 【0055】上記の熱間加工と冷却を行った後に200
〜700℃の温度で20〜150分程度加熱する時効処
理を行えば特に強度−靱性バランスが優れたものとな
る。 【0056】 【実施例】 (実施例1)表1〜4に示す化学組成の鋼を150kg
真空溶解炉を用いて溶製した。なお、Ti酸化物の生成
を防いでTi炭硫化物のサイズと清浄度を調整するため
に、Si及びAlで充分脱酸し種々の元素を添加した最
後にTiを添加した。 【0057】表1、表2における鋼1〜24は本発明例
の鋼、表3、表4における鋼25〜48は成分のいずれ
かが本発明で規定する含有量の範囲から外れた比較例の
鋼である。 【0058】 【表1】 【0059】 【表2】【0060】 【表3】 【0061】 【表4】【0062】次いで、これらの鋼を1250℃に加熱し
てから1000℃で仕上げる熱間鍛造を行って直径20
mmの丸棒及び板厚12mmの鋼板を作製した。これ
は、直径20mmの丸棒と板厚12mmの鋼板が同様の
組織を呈するためである。なお、熱間鍛造後の冷却条件
を冷却速度が5〜35℃/分となるように空冷又は放冷
して300℃まで冷却し、丸棒及び鋼板の組織を調整し
た。 【0063】上記のようにして得られた丸棒の中心部か
ら、JIS14A号の引張試験片及びJIS3号の2m
mUノッチシャルピー衝撃試験片を採取し、室温での引
張強度とシャルピー吸収エネルギーを調査した。 【0064】又、鍛造軸に平行に中心線を通って切断し
て縦断試験片を採取し、鏡面研磨した300mm2 の被
検面をナイタルで腐食して倍率100倍で光学顕微鏡に
よる組識観察を行い組織(相)とその割合を調査した。
又、倍率400倍で光学顕微鏡観察して旧オーステナイ
ト粒度を測定した。 【0065】ドリル穿孔試験による被削性の評価も行っ
た。すなわち、前記の厚さ12mmに仕上げた鋼板を平
面研削して10mm厚さまで減厚し、これを試験片とし
てその厚さ方向に貫通孔をあけ、刃先摩損により穿孔不
能となった時の貫通孔の個数を数え、被削性の評価を行
った。穿孔条件はJIS高速度工具鋼SKH51のφ5
mmテーパードリルを使用し、水溶性の潤滑剤を用い
て、送り0.20mm/rev、回転数980rpmで
行った。 【0066】表5、表6に上記の各種試験の結果を示
す。なお、表の組織欄における組織の割合(%)は、光
学顕微鏡観察した時の組織中にフェライトが含まれない
場合のベイナイトの占める割合、又はベイナイトとフェ
ライトが混在する組織におけるフェライトとベイナイト
の占める割合の和を意味する。 【0067】 【表5】【0068】 【表6】【0069】図1に本発明例の鋼である鋼1〜24並び
に、比較例の鋼である鋼25、鋼31〜33及び鋼35
〜48の引張強度と衝撃値の関係を示す。又、図2に本
発明例の鋼である鋼1〜24並びに、比較例の鋼である
鋼26〜30、鋼32及び鋼34の引張強度と被削性の
関係を示す。 【0070】表5、表6及び図1、図2から、本発明例
の鋼1〜24は各々の強度レベルでの靱性(衝撃値)及
び被削性(貫通孔の数)が良好であることが明らかであ
る。 【0071】これに対して比較例の鋼の場合には、各々
の強度レベルでの靱性と被削性の少なくともいずれかが
劣っている。すなわち、鋼25、鋼31、鋼33及び鋼
35〜48は靱性が、鋼26〜30及び鋼34は被削性
が、鋼32は靱性と被削性の両特性が劣っている。 【0072】(実施例2)上記の実施例1で得た本発明
例の鋼1〜5及び鋼11〜17の直径20mmの丸棒及
び板厚12mmの鋼板をそれぞれ表7に示す温度で時効
処理した。 【0073】このようにして得られた丸棒の中心部か
ら、実施例1の場合と同様にJIS14A号の引張試験
片及びJIS3号の2mmUノッチシャルピー衝撃試験
片を採取し、室温での引張強度とシャルピー吸収エネル
ギーを調査した。又、前記の厚さ12mmの鋼板を平面
研削して10mm厚さまで減厚し、実施例1の場合と同
様にドリル穿孔試験による被削性の評価を行った。 【0074】表7に各種の試験結果を併せて示す。 【0075】 【表7】【0076】表7から本発明例の鋼に関してはこれに2
00〜700℃で時効処理を行えば特に強度−靱性バラ
ンスが優れたものとなることが明らかである。 【0077】 【発明の効果】本発明の高強度高靱性快削非調質鋼材は
優れた靱性と被削性を兼ね備えているので、機械構造部
品などの素材として利用することができる。この高強度
高靱性快削非調質鋼材は比較的容易に低コストで製造す
ることができる。
並びに、比較例の鋼である鋼25、鋼31〜33及び鋼
35〜48の引張強度と衝撃値の関係を示した図であ
る。 【図2】実施例で用いた本発明例の鋼である鋼1〜24
並びに、比較例の鋼である鋼26〜30、鋼32及び鋼
34の引張強度と被削性の関係を示した図である。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】重量%で、C:0.05〜0.3%、S
i:0.05〜1.5%、Mn:0.4〜3.5%、
S:0.002〜0.2%、Ti:0.06〜1.0
%、Al:0.005〜0.05%、N:0.008%
以下、Cr:0〜3.0%、Ni:0〜2.0%、V:
0〜0.30%、Nb:0〜0.1%、Mo:0〜0.
50%、Cu:0〜1.0%、B:0〜0.02%、N
d:0〜0.1%、Pb:0〜0.50%、Ca:0〜
0.01%、Se:0〜0.5%、Te:0〜0.05
%、Bi:0〜0.4%、Si、Mn、Cr及びNiに
関する下記(1) 式で表されるfn1が2.5%≦fn1
≦4.5%、Ti及びSに関する下記(2) 式で表される
fn2がfn2≧2、残部はFe及び不可避不純物から
なる組成であって、組織の90%以上がベイナイト又は
フェライト・ベイナイトで、且つ、旧オーステナイト粒
がJIS粒度番号5以上であることを特徴とする高強度
高靱性快削非調質鋼材。fn1=0.5Si+Mn+
1.13Cr+1.98Ni・・・・・(1) fn2=Ti/S・・・・・(2) 但し、各式中の元素記号はその元素の重量%での含有量
を表す。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04313897A JP3489376B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 高強度高靱性快削非調質鋼材 |
EP97913441A EP0903418B1 (en) | 1996-11-25 | 1997-11-25 | Steel having excellent machinability and machined component |
CN97191416A CN1095503C (zh) | 1996-11-25 | 1997-11-25 | 切削性优良的钢材 |
CA002243123A CA2243123C (en) | 1996-11-25 | 1997-11-25 | Steel products excellent in machinability and machined steel parts |
KR1019980704909A KR100268536B1 (ko) | 1996-11-25 | 1997-11-25 | 피삭성이 우수한 강재 |
PCT/JP1997/004297 WO1998023784A1 (fr) | 1996-11-25 | 1997-11-25 | Acier d'excellente usinabilite et composant usine |
DE69718784T DE69718784T2 (de) | 1996-11-25 | 1997-11-25 | Stahl mit hervorragender verarbeitbarkeit und damit hegestelltes bauteil |
US09/103,566 US5922145A (en) | 1996-11-25 | 1998-06-24 | Steel products excellent in machinability and machined steel parts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04313897A JP3489376B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 高強度高靱性快削非調質鋼材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10237582A JPH10237582A (ja) | 1998-09-08 |
JP3489376B2 true JP3489376B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=12655490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04313897A Expired - Fee Related JP3489376B2 (ja) | 1996-11-25 | 1997-02-27 | 高強度高靱性快削非調質鋼材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3489376B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3739958B2 (ja) * | 1999-03-09 | 2006-01-25 | 新日本製鐵株式会社 | 被削性に優れる鋼とその製造方法 |
JP3954751B2 (ja) * | 1999-04-02 | 2007-08-08 | 新日本製鐵株式会社 | 鍛造性と被削性に優れる鋼 |
JP5070947B2 (ja) * | 2007-06-14 | 2012-11-14 | 住友金属工業株式会社 | 焼入れ鋼板部材および焼入れ用鋼板とそれらの製造方法 |
KR101128220B1 (ko) * | 2008-03-28 | 2012-03-23 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 굽힘 가공성이 우수한 인장강도 980㎫ 이상의 고강도 강판 |
JP6791179B2 (ja) * | 2018-02-28 | 2020-11-25 | Jfeスチール株式会社 | 非調質鋼およびその製造方法 |
-
1997
- 1997-02-27 JP JP04313897A patent/JP3489376B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
「材料とプロセス」vol.7(1994)No.3、日本鉄鋼協会、P.819 |
「材料とプロセス」vol.7(1994)No.6、日本鉄鋼協会,P.1839 |
「材料とプロセス」vol.9(1996)No.3、日本鉄鋼協会、P.378〜381 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10237582A (ja) | 1998-09-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9487848B2 (en) | Hot forging use non-heat-treated steel and hot forged non-heat-treated steel part | |
CA2243123C (en) | Steel products excellent in machinability and machined steel parts | |
JP5231101B2 (ja) | 疲労限度比と被削性に優れた機械構造用鋼 | |
JP2001294972A (ja) | 軸受用鋼材 | |
JP2023506822A (ja) | 低温衝撃靭性に優れた高硬度耐摩耗鋼及びその製造方法 | |
JP3489434B2 (ja) | 高強度快削非調質鋼材 | |
CN112877591A (zh) | 一种高强韧五金工具及链条用钢及其制造方法 | |
JP3196579B2 (ja) | 強度と靭性に優れた快削非調質鋼 | |
JP2017066460A (ja) | 時効硬化性鋼 | |
JP3489376B2 (ja) | 高強度高靱性快削非調質鋼材 | |
JP5181621B2 (ja) | マルテンサイト型熱間鍛造用非調質鋼及び熱間鍛造非調質鋼部品 | |
JP3489656B2 (ja) | 被削性に優れた高強度高靭性調質鋼材 | |
JP3644275B2 (ja) | 被削性に優れたマルテンサイト・ベイナイト型非調質鋼材及びその製造方法 | |
JP3494271B2 (ja) | 強度と靱性に優れた快削非調質鋼 | |
JP3890724B2 (ja) | 被削性に優れたフェライト・パーライト型非調質鋼材 | |
JP3489655B2 (ja) | 高強度高靭性快削非調質鋼材 | |
JP3534146B2 (ja) | 耐疲労特性に優れた非調質鋼材及びその製造方法 | |
JP2000017374A (ja) | 時効硬化型高強度ベイナイト鋼およびその製造方法 | |
JP3475706B2 (ja) | 被削性に優れた高強度高靱性調質鋼材 | |
JP3472675B2 (ja) | 高強度快削非調質鋼材 | |
JP3395642B2 (ja) | 耐粗粒化肌焼鋼材並びに強度と靭性に優れた表面硬化部品及びその製造方法 | |
JP6791179B2 (ja) | 非調質鋼およびその製造方法 | |
JP2017071859A (ja) | 非調質鋼およびその製造方法 | |
JP2005023360A (ja) | 切り屑処理性に優れた肌焼鋼 | |
JP3855418B2 (ja) | 軟窒化用鋼材の製造方法及びその鋼材を用いた軟窒化部品 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071107 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081107 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091107 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091107 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101107 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111107 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121107 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131107 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131107 Year of fee payment: 10 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131107 Year of fee payment: 10 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |