JP3616726B2 - 白点発生防止鋼及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、白点発生防止鋼及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械構造用鋼や低炭素鋼では溶湯での水素含有量が２ｐｐｍ程度でも、熱間鍛造や圧延により中間製品や最終製品に加工された後に白点（水素割れ）が発生しやすい。また中間製品での白点発生が防止できても、再鍛造等により再度発生することもある。
【０００３】
その防止策として、古くは１０００時間に及ぶ水素拡散除去処理が実施されており（鉄鋼協会編、鋼の熱処理第５版Ｐ６６２）、脱ガス技術が進歩した今日でも、特公昭５７−２５６０５号公報のように、精錬に用いられるカルシウムカーバイトのような精錬用添加剤を予備加熱し、添加剤から持ち込まれる水分を減少させ、精錬時の溶湯水素の増加を防止するものや、特公昭６４ー１０５６４号公報及び特公昭５９ー３７７２４号公報のように、熱間加工後の冷却速度を規制することで強度を高めたり、水素割れ感受性が小さい組織を得ることで白点の発生を防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水素含有量が５ｐｐｍ程度までは、多大なエネルギーと時間を要する特別の処置、すなわち、脱ガス時間の延長，鋼塊加熱時間の延長，製品での焼入れ焼戻し等の特別な処置を要せずに、白点の発生を防止することができる鋼およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本願発明の要旨は、Ｃ：０．０１〜０．７０ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏの三種を含みその合計が０．１〜８．０ｗｔ％、Ａｌ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｔｉ及び／又はＺｒ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｈ：５ｐｐｍ以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする白点発生防止鋼、及びＣ：０．０１〜０．７０ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏの三種を含みその合計が０．１〜８．０ｗｔ％、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる材料を溶製し、炉外精錬装置又は脱ガス装置で５ｐｐｍレベルまで水素を低減せしめ、Ａｌ：０．０１〜０．１０ｗｔ％を添加して脱Ｎ，脱Ｏを実施した後、Ｔｉ及び／又はＺｒ：０．０１〜０．１０ｗｔ％を添加し、熱間加工後の冷却過程に逸脱しガス化する前の水素を前記Ｔｉ及び／又はＺｒの水素化合物として捕捉することを特徴とする白点発生防止鋼の製造方法にある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る白点発生防止鋼に関する第１発明では、Ｃ：０．０１〜０．７０ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏの三種を含みその合計が０．１〜８．０ｗｔ％、Ａｌ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｔｉ及び／又はＺｒ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｈ：５ｐｐｍ以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるものであるが、成分組成を上記のように限定した理由は以下の通りである。
【０００７】
Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏについては、ＪＩＳ規格に規定するＳＣ，ＳＣＭ，ＳＮＣＭ等の機械構造用炭素鋼や合金鋼として使用する場合に要求される諸特性を得るためにはどうしても必要な成分であり、本発明においてはこれらの組成を、Ｃ：０．０１〜０．７０ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏの三種を含みその合計が０．１〜８．０ｗｔ％とした。
【０００８】
Ａｌは０．０１〜０．１０ｗｔ％の範囲内とする。Ａｌは脱酸，脱窒剤として機能し、ＴｉやＺｒが酸化物や窒化物を形成し消費されるのを防止する効果を持つが、少なすぎるとその効果が得られず、逆に多すぎると熱間加工性を阻害するので、下限を０．０１ｗｔ％、上限を０．１０ｗｔ％とした。
【０００９】
Ｔｉ及び／又はＺｒは０．０１〜０．１０ｗｔ％とする。これらＴｉ，Ｚｒは水素と結びつき、水素化物等の化合物を形成することで水素を捕捉し、白点の発生を防止する。０．０１％より少ないと効果が得られず、多すぎると有害介在物を形成し靱性を低下するので、上限を０．１０％とした。
【００１０】
さらに、Ｈの含有量を５ｐｐｍ以下とする。その理由は、水素含有量が５ｐｐｍ程度までは通常の炉外精錬装置又は脱ガス装置により容易に脱水素が可能であり、この範囲のものであれば本発明の目的を達成することができる。したがって、水素含有量を５ｐｐｍ以下とした。
【００１１】
また、第２発明では、Ｎ：１５０ｐｐｍ以下、Ｏ：５０ｐｐｍ以下とした。このＮ，Ｏは不純物として含有される場合もあり、このような場合であっても本発明の目的を達成できるようにしたものである。すなわち、Ｎ，ＯはＴｉやＺｒと結びついて窒化物や酸化物を形成し、水素化物等を形成するＴｉやＺｒを消費するので少ない方が望ましい。そこで第２発明では、ＴｉやＺｒの前記含有量との関係で窒素１５０ｐｐｍ以下、酸素５０ｐｐｍ以下とした。
【００１２】
【実施例】
表１に示す化学成分を有する材料（炭素鋼ＳＣ，機械構造用鋼ＳＣＭ，ＳＮＣＭ系の材料）を４０ｔｏｎ電気炉で溶製し、脱ガス槽で真空脱ガスを実施した後インゴットケースに鋳込み、１０ｔｏｎ〜１５ｔｏｎの鋼塊を製造した。凝固後、鍛造用加熱炉に熱送し、１２００〜１２３０℃に８〜１２時間均熱後、熱間鍛造にてφ３００〜５００ｍｍの鍛鋼品を製造し、鍛造後放冷し、特別な熱処理を実施せずに白点性欠陥の有無を超音波検査により調査した。
【００１３】
【表 １】
【００１４】
ＴｉまたはＺｒ無添加の場合は、成分系や酸素，窒素レベルによらず白点性欠陥による不良発生率が高く、特に水素含有量が３ｐｐｍ以上になった場合の欠陥発生率が高い。一方、ＴｉまたはＺｒを添加した場合は水素レベルによらず白点性欠陥の発生率は０に抑えられており、Ｔｉ又はＺｒ添加の効果が確認される。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、水素含有量が５ｐｐｍ程度までは、脱ガス時間及び鋼塊加熱時間の延長，製品での焼入れ焼戻し等の特別な処置を施すこすことなく白点の発生を防止することができ、多大なエネルギーの消費と処理時間の短縮を図ることができる、といった諸効果がある。
【発明の属する技術分野】
本発明は、白点発生防止鋼及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械構造用鋼や低炭素鋼では溶湯での水素含有量が２ｐｐｍ程度でも、熱間鍛造や圧延により中間製品や最終製品に加工された後に白点（水素割れ）が発生しやすい。また中間製品での白点発生が防止できても、再鍛造等により再度発生することもある。
【０００３】
その防止策として、古くは１０００時間に及ぶ水素拡散除去処理が実施されており（鉄鋼協会編、鋼の熱処理第５版Ｐ６６２）、脱ガス技術が進歩した今日でも、特公昭５７−２５６０５号公報のように、精錬に用いられるカルシウムカーバイトのような精錬用添加剤を予備加熱し、添加剤から持ち込まれる水分を減少させ、精錬時の溶湯水素の増加を防止するものや、特公昭６４ー１０５６４号公報及び特公昭５９ー３７７２４号公報のように、熱間加工後の冷却速度を規制することで強度を高めたり、水素割れ感受性が小さい組織を得ることで白点の発生を防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水素含有量が５ｐｐｍ程度までは、多大なエネルギーと時間を要する特別の処置、すなわち、脱ガス時間の延長，鋼塊加熱時間の延長，製品での焼入れ焼戻し等の特別な処置を要せずに、白点の発生を防止することができる鋼およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本願発明の要旨は、Ｃ：０．０１〜０．７０ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏの三種を含みその合計が０．１〜８．０ｗｔ％、Ａｌ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｔｉ及び／又はＺｒ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｈ：５ｐｐｍ以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする白点発生防止鋼、及びＣ：０．０１〜０．７０ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏの三種を含みその合計が０．１〜８．０ｗｔ％、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる材料を溶製し、炉外精錬装置又は脱ガス装置で５ｐｐｍレベルまで水素を低減せしめ、Ａｌ：０．０１〜０．１０ｗｔ％を添加して脱Ｎ，脱Ｏを実施した後、Ｔｉ及び／又はＺｒ：０．０１〜０．１０ｗｔ％を添加し、熱間加工後の冷却過程に逸脱しガス化する前の水素を前記Ｔｉ及び／又はＺｒの水素化合物として捕捉することを特徴とする白点発生防止鋼の製造方法にある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る白点発生防止鋼に関する第１発明では、Ｃ：０．０１〜０．７０ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏの三種を含みその合計が０．１〜８．０ｗｔ％、Ａｌ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｔｉ及び／又はＺｒ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｈ：５ｐｐｍ以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるものであるが、成分組成を上記のように限定した理由は以下の通りである。
【０００７】
Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏについては、ＪＩＳ規格に規定するＳＣ，ＳＣＭ，ＳＮＣＭ等の機械構造用炭素鋼や合金鋼として使用する場合に要求される諸特性を得るためにはどうしても必要な成分であり、本発明においてはこれらの組成を、Ｃ：０．０１〜０．７０ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏの三種を含みその合計が０．１〜８．０ｗｔ％とした。
【０００８】
Ａｌは０．０１〜０．１０ｗｔ％の範囲内とする。Ａｌは脱酸，脱窒剤として機能し、ＴｉやＺｒが酸化物や窒化物を形成し消費されるのを防止する効果を持つが、少なすぎるとその効果が得られず、逆に多すぎると熱間加工性を阻害するので、下限を０．０１ｗｔ％、上限を０．１０ｗｔ％とした。
【０００９】
Ｔｉ及び／又はＺｒは０．０１〜０．１０ｗｔ％とする。これらＴｉ，Ｚｒは水素と結びつき、水素化物等の化合物を形成することで水素を捕捉し、白点の発生を防止する。０．０１％より少ないと効果が得られず、多すぎると有害介在物を形成し靱性を低下するので、上限を０．１０％とした。
【００１０】
さらに、Ｈの含有量を５ｐｐｍ以下とする。その理由は、水素含有量が５ｐｐｍ程度までは通常の炉外精錬装置又は脱ガス装置により容易に脱水素が可能であり、この範囲のものであれば本発明の目的を達成することができる。したがって、水素含有量を５ｐｐｍ以下とした。
【００１１】
また、第２発明では、Ｎ：１５０ｐｐｍ以下、Ｏ：５０ｐｐｍ以下とした。このＮ，Ｏは不純物として含有される場合もあり、このような場合であっても本発明の目的を達成できるようにしたものである。すなわち、Ｎ，ＯはＴｉやＺｒと結びついて窒化物や酸化物を形成し、水素化物等を形成するＴｉやＺｒを消費するので少ない方が望ましい。そこで第２発明では、ＴｉやＺｒの前記含有量との関係で窒素１５０ｐｐｍ以下、酸素５０ｐｐｍ以下とした。
【００１２】
【実施例】
表１に示す化学成分を有する材料（炭素鋼ＳＣ，機械構造用鋼ＳＣＭ，ＳＮＣＭ系の材料）を４０ｔｏｎ電気炉で溶製し、脱ガス槽で真空脱ガスを実施した後インゴットケースに鋳込み、１０ｔｏｎ〜１５ｔｏｎの鋼塊を製造した。凝固後、鍛造用加熱炉に熱送し、１２００〜１２３０℃に８〜１２時間均熱後、熱間鍛造にてφ３００〜５００ｍｍの鍛鋼品を製造し、鍛造後放冷し、特別な熱処理を実施せずに白点性欠陥の有無を超音波検査により調査した。
【００１３】
【表 １】
ＴｉまたはＺｒ無添加の場合は、成分系や酸素，窒素レベルによらず白点性欠陥による不良発生率が高く、特に水素含有量が３ｐｐｍ以上になった場合の欠陥発生率が高い。一方、ＴｉまたはＺｒを添加した場合は水素レベルによらず白点性欠陥の発生率は０に抑えられており、Ｔｉ又はＺｒ添加の効果が確認される。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、水素含有量が５ｐｐｍ程度までは、脱ガス時間及び鋼塊加熱時間の延長，製品での焼入れ焼戻し等の特別な処置を施すこすことなく白点の発生を防止することができ、多大なエネルギーの消費と処理時間の短縮を図ることができる、といった諸効果がある。
Claims (3)
- Ｃ：０．０１〜０．７０ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏの三種を含みその合計が０．１〜８．０ｗｔ％、Ａｌ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｔｉ及び／又はＺｒ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｈ：５ｐｐｍ以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする白点発生防止鋼。
- Ｃ：０．０１〜０．７０ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏの三種を含みその合計が０．１〜８．０ｗｔ％、Ａｌ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｔｉ及び／又はＺｒ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｈ：５ｐｐｍ以下、Ｎ：１５０ｐｐｍ以下、Ｏ：５０ｐｐｍ以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする白点発生防止鋼。
- Ｃ：０．０１〜０．７０ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏの三種を含みその合計が０．１〜８．０ｗｔ％、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる材料を溶製し、炉外精錬装置又は脱ガス装置で５ｐｐｍレベルまで水素を低減せしめ、Ａｌ：０．０１〜０．１０ｗｔ％を添加して脱Ｎ，脱Ｏを実施した後、Ｔｉ及び／又はＺｒ：０．０１〜０．１０ｗｔ％を添加し、熱間加工後の冷却過程に逸脱しガス化する前の水素を前記Ｔｉ及び／又はＺｒの水素化合物として捕捉することを特徴とする白点発生防止鋼の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP36509698A JP3616726B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 白点発生防止鋼及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36509698A JP3616726B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 白点発生防止鋼及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000192192A JP2000192192A (ja) | 2000-07-11 |
| JP3616726B2 true JP3616726B2 (ja) | 2005-02-02 |
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ID=18483420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36509698A Expired - Fee Related JP3616726B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 白点発生防止鋼及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3616726B2 (ja) |
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| JP4658695B2 (ja) * | 2005-06-03 | 2011-03-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐水素割れ性にすぐれた鍛造用鋼およびクランク軸 |
| JP5092245B2 (ja) * | 2006-02-09 | 2012-12-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶鋼の脱窒方法 |
| CN103205627B (zh) | 2013-03-28 | 2015-08-26 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种低合金高性能耐磨钢板及其制造方法 |
-
1998
- 1998-12-22 JP JP36509698A patent/JP3616726B2/ja not_active Expired - Fee Related
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