JP4286700B2 - 高強度・高靭性非調質鋼 - Google Patents
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Description
しかし、近年、製造コストの削減が求められており、コストの高い調質処理を省略し、圧延のままで、調質処理を施したものと同等あるいはそれ以上の機械的特性が得られる鋼材が求められている。
このような要求に対して、従来、S45C等の中炭素鋼にV、Nb等のマイクロアロイを添加することで、圧延ままで高強度が確保された非調質鋼が開発されているが、室温靭性、特に低温靭性が乏しいため、利用可能な範囲が限定されているのが実状である。
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、仕上温度を過度に低下させることなく製造することができ、800MPa以上の高強度を有し、しかも靭性に優れた非調質鋼を提供することを目的とする。
C:0.35〜0.70%、
Si:0.1〜1.5%、
Mn:0.5〜2.0%、
Cr:1.5%以下、
V:0.2〜1.0%、
Al:0.005〜0.05%
を含み、残部Fe及び不可避的不純物からなり、フェライト−パーライト組織を備え、10nm超の析出物個数をA、10nm以下の析出物個数をBとしたとき、A/Bが1/20以上とされたものである。
前記非調質鋼において、さらに(1) Nb:0.002〜0.05%、(2) Ni:0.2〜1.0%,Cu:0.2〜1.0%,Mo:0.1〜0.5%、の各グループから単独あるい複合して1種以上の元素を含有することができる。
C:0.35〜0.70%
Cは強度の確保、高周波焼入性の改善のために添加される。0.35%未満ではこれらの作用が過少であり、一方0.70%を超えるとフェライト分率が低下し、強度が過大となるため靭性が劣化する。このため、C量の下限を0.35%とし、その上限を0.70%とする。好ましくは、下限を0.38%、上限を0.60%とするのがよい。
Siは製鋼時の脱酸に必要な元素であり、0.1%未満では脱酸作用が不足し、1.5%を超えると固溶強化により強度が過大となり、靭性が劣化するようになる。このため、Si量の下限を0.1%、好ましくは0.15%とし、その上限を1.5%、好ましくは1.3%とする。
Mnは脱酸作用を有し、また変態温度を低下させ、組織の微細化に効果がある。0.5%未満ではかかる作用が過少であり、一方2.0%を超えると固溶強化により強度が過大になり、また空冷程度の冷却速度でも過冷組織が生成するようになるため、靭性が劣化する。このため、Mn量の下限を0.5%、好ましくは0.8%とし、上限を2.0%、好ましくは1.5%とする。
Crは固溶強化、パーライトのラメラ間隔を微細化する作用を有し、強度の向上に寄与する。下限は特に限定しないが、過多に添加すると焼入性が高くなり過ぎ、ベイナイト組織が形成されるようになる。ベイナイトが生成すると靭性が急激に低下する。このため、Cr量の上限を1.5%、好ましくは1.0%とする。
Vは本発明において重要な元素であり、オーステナイト温度域にて積極的に析出物(主にVC)を形成させ、旧γ粒を微細化し、靭性を向上させるために添加する。すなわち、Vを加熱圧延過程において靭性を劣化させない、比較的大きな粒径の析出物として析出させ、この析出物によりγ再結晶・粗大化過程においてγ粒の粗大化を抑制し、旧γ粒を微細化し、靭性を向上させ、その後の冷却過程で残ったVをフェライト中に均一微細に析出させることで、強度の向上にも寄与する。Vが0.2%未満ではかかる作用が不足し、一方1.0%を超えて添加しても効果が飽和し、コスト高を招来する。このため、V量の下限を0.2%、好ましくは0.30%とし、その上限を1.0%、好ましくは0.7%とする。なお、圧延温度は十分なV析出量を確保できる温度範囲で良く、通常、仕上温度が930℃程度まで上昇しても微細化が可能である。
Alは脱酸に必要な元素であり、またAlNとして析出し、圧延後の組織粗大化を抑制する作用を有する。0.005%未満ではかかる作用が過少であり、一方0.05%超では固溶強化が著しくなり、靭性が劣化するようになる。このため、Al量の下限を0.005%、好ましくは0.01%とし、その上限を0.05%、好ましくは0.04%、より好ましくは0.03%とする。
NbはVと共に複合析出し、加熱熱延段階での析出が促進され、旧γ粒をより微細化する作用を有する。0.002%未満ではかかる作用が過少であり、一方0.05%を超えて添加しても効果が飽和し、コスト高を招来する。このため、Nb量の下限を0.002%、好ましくは0.004%とし、その上限を0.05%、好ましくは0.03%とする。
これらの元素は固溶することにより靭性を改善する作用があり、各元素の下限未満ではかかる効果が過少となる。一方、Niは1.0%超では効果が飽和し、コスト高を招来する。また、Cuは1.0%超では微細に析出し、強度が過大になって靭性が劣化する。また、Moは0.5%超では固溶強化により強度が過大になり、靭性が劣化する。
また、析出物数測定については、抽出レプリカ法により、サンプルを作成し、TEMにて3視野の組織を100,000倍および400,000倍で写真撮影し、100,000倍の組織写真を用いて10nm超の析出物の個数Aを、400,000倍の組織写真を用いて10nm以下の析出物の個数Bをそれぞれカウントし、披見面積当たりの析出物数を算出した。これらの測定結果を表2に併せて示す。なお、表2ではB/Aの値を示したが、B/A≦20が本発明を満足する範囲(A/B≧1/20)である。
Claims (3)
- mass%で、
C:0.35〜0.70%、
Si:0.1〜1.5%、
Mn:0.5〜2.0%、
Cr:1.5%以下、
V:0.2〜1.0%、
Al:0.005〜0.05%
を含み、残部Fe及び不可避的不純物からなり、フェライト−パーライト組織を備え、10nm超の析出物個数をA、10nm以下の析出物個数をBとしたとき、A/Bが1/20以上である高強度・高靭性非調質鋼。 - さらに、Nb:0.002〜0.05%を含む請求項1に記載した高強度・高靭性非調質鋼。
- さらに、Ni:0.2〜1.0%、Cu:0.2〜1.0%、Mo:0.1〜0.5%の群から1種以上の元素を含む請求項1又は2に記載した高強度・高靭性非調質鋼。
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