JP5413350B2 - Rolled steel for hot forging and method for producing the same - Google Patents

Rolled steel for hot forging and method for producing the same Download PDF

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本発明は、熱間鍛造用圧延鋼材およびその製造方法に関する。詳しくは、自動車用部品、建設機械部品および産業機械部品の素材として好適に使用できる熱間鍛造用圧延鋼材およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、引張強度および靱性に優れるとともに高い降伏比を有し、かつ低廉であって、例えば、コンロッド、ハブなど自動車用部品の素材として好適に用いることができる熱間鍛造用圧延鋼材およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a rolled steel material for hot forging and a manufacturing method thereof. Specifically, the present invention relates to a rolled steel material for hot forging that can be suitably used as a material for automobile parts, construction machine parts, and industrial machine parts, and a method for producing the same. More specifically, it is excellent in tensile strength and toughness, has a high yield ratio, and is inexpensive, for example, a rolled steel material for hot forging that can be suitably used as a material for automotive parts such as connecting rods and hubs, and the like. It relates to a manufacturing method.

例えば、コンロッド、ハブなどの自動車用部品には、高い引張強度、靱性および座屈抵抗が要求される。   For example, automotive parts such as connecting rods and hubs are required to have high tensile strength, toughness, and buckling resistance.

上記特性のうちで座屈抵抗を高めるためには、降伏強度を高くする必要がある。しかしながら、降伏強度に加えて引張強度も同時に高くなった場合には、被削性を犠牲にすることになる。したがって、過度に引張強度を高めることなく降伏強度を高める、すなわち、「降伏強度/引張強度」で表される降伏比を高めることも必要である。   In order to increase the buckling resistance among the above characteristics, it is necessary to increase the yield strength. However, if the tensile strength increases simultaneously with the yield strength, the machinability is sacrificed. Therefore, it is also necessary to increase the yield strength without excessively increasing the tensile strength, that is, to increase the yield ratio represented by “yield strength / tensile strength”.

JIS G 4051(2009)に規定されたS48Cなどの機械構造用炭素鋼鋼材を熱間鍛造により部品の粗形状に形成し、これに「焼入れ−焼戻し」のいわゆる調質処理を施せば、安定して高い引張強度、降伏比および靱性を有する部品を確保することができる。このため、従来の熱間鍛造部品は、S48Cなどの機械構造用炭素鋼鋼材を調質処理して製造されてきた。   Stable carbon steel materials such as S48C as defined in JIS G 4051 (2009) are formed by hot forging into a rough shape of the parts, and this is subjected to a so-called tempering treatment of “quenching-tempering” to stabilize Parts with high tensile strength, yield ratio and toughness can be secured. For this reason, the conventional hot forged parts have been manufactured by tempering a carbon steel material for mechanical structure such as S48C.

しかしながら、最近の厳しい経済情勢およびCO2削減の環境情勢を反映して、各種部品の製造コスト低減と部品の軽量化の動きが活発化しており、この動きは自動車部品、建設機械部品、産業機械部品においても例外ではなくなってきている。 However, reflecting the recent severe economic situation and the environmental situation of CO 2 reduction, the movement of reducing the manufacturing cost of various parts and reducing the weight of parts has been activated. Parts are no longer an exception.

このため、製造コストが嵩む「焼入れ−焼戻し」の調質処理を行うことなく、機械構造用炭素鋼鋼材を調質処理した場合と同等の引張強度、降伏比および靱性が得られる非調質鋼に対する要望が大きくなり、採用され始めている。   For this reason, non-tempered steel that can obtain the same tensile strength, yield ratio, and toughness as when tempering carbon steel for mechanical structure without performing tempering of “quenching-tempering”, which increases the manufacturing cost. The demand for is growing and it is beginning to be adopted.

一方、非調質鋼においては、合金元素としてVを用いることが一般的であるが、近年のVなど合金元素の高騰から、非調質鋼においても素材コスト低減のニーズがますます大きくなっている。   On the other hand, in non-heat treated steel, it is common to use V as an alloying element. However, due to the recent rise in alloying elements such as V, there is an increasing need for material cost reduction in non-heat treated steel. Yes.

そこで、例えば、特許文献1に、耐疲労特性に優れ、機械構造部品などの素材用に好適な熱間加工用非調質鋼を高価な合金元素を用いることなく低コストで提供することができる耐疲労特性に優れた熱間加工用非調質鋼、具体的には、質量%で、C:0.2〜0.6%、Si:0.01〜0.1%、Mn:0.7〜2.0%、S:0.01〜0.1%、Cr:0.1〜2.0%、Nb:0.005〜0.05%、Al:0.002〜0.02%およびN:0.01〜0.05%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、フェライト・パーライト組織を有する「耐疲労特性に優れた熱間加工用非調質鋼」が開示されている。   Therefore, for example, Patent Document 1 can provide non-heat treated steel for hot working that is excellent in fatigue resistance and suitable for materials such as machine structural parts at low cost without using expensive alloy elements. Non-heat treated steel for hot working excellent in fatigue resistance, specifically, in mass%, C: 0.2 to 0.6%, Si: 0.01 to 0.1%, Mn: 0.00. 7-2.0%, S: 0.01-0.1%, Cr: 0.1-2.0%, Nb: 0.005-0.05%, Al: 0.002-0.02% And N: 0.01 to 0.05%, the balance being made of Fe and inevitable impurities, and having a ferrite and pearlite structure, “non-heat treated steel for hot working with excellent fatigue resistance” is disclosed. Yes.

また、特許文献2に、調質処理を行わない状態で調質処理鋼のごときレベル以上の機械的性質を有する高靱性高強度非調質鋼とその製造方法、具体的には、質量%で、C:0.35〜0.45%、Si:0.15〜0.35%、Mn:0.80〜1.50%、S:0.005〜0.050%、Cr:0.30%以下、Al:0.01〜0.05%、V+Nb:0.05〜0.15%、Ti:0.03%以下、N:0.006〜0.020%、不純物としてP:0.03%以下、O2:0.0050%以下、そしてFeおよび製鋼工程上必然的に含有される不純物を含む「高靱性高強度非調質鋼」、および、質量%で、C:0.40〜0.50%、Si:0.25〜0.65%、Mn:1.00〜1.60%、S:0.005〜0.050%、Cr:0.30%以下、Al:0.01〜0.05%、V+Nb:0.05〜0.20%、Ti:0.03%以下、N:0.006〜0.020%、さらに必要に応じて、B:0.0030%以下、不純物としてP:0.03%以下、O2:0.0050%以下、そしてFeおよび製鋼工程上必然的に含有される不純物を含む「高靱性高強度非調質鋼」、ならびに、それらの製造方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a high-toughness, high-strength non-refined steel having mechanical properties equal to or higher than that of tempered steel in a state where tempering is not performed, and a method for producing the same, specifically, by mass%. , C: 0.35 to 0.45%, Si: 0.15 to 0.35%, Mn: 0.80 to 1.50%, S: 0.005 to 0.050%, Cr: 0.30 %: Al: 0.01 to 0.05%, V + Nb: 0.05 to 0.15%, Ti: 0.03% or less, N: 0.006 to 0.020%, P: 0.005 as impurities. 03% or less, O 2 : 0.0050% or less, and “high toughness and high strength non-heat treated steel” containing Fe and impurities inevitably contained in the steel making process, and in mass%, C: 0.40 ˜0.50%, Si: 0.25 to 0.65%, Mn: 1.00 to 1.60%, S: 0.005 to 0.050%, r: 0.30% or less, Al: 0.01 to 0.05%, V + Nb: 0.05 to 0.20%, Ti: 0.03% or less, N: 0.006 to 0.020%, and further if necessary, B: 0.0030% or less, P as an impurity: 0.03% or less, O 2: 0.0050% or less, and "high toughness comprising impurities contained on necessarily Fe and steelmaking High-strength non-tempered steel "and methods for their production are disclosed.

特開平8−67944号公報JP-A-8-67944 特開平7−90485号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-90485

現在、非調質鋼に含まれるV量を低減したうえで、引張強度、靱性、さらには降伏比の向上を図るという高度な技術が望まれている。   At present, there is a demand for an advanced technique for improving tensile strength, toughness, and yield ratio after reducing the amount of V contained in non-tempered steel.

なお、部品粗形状に形成するための熱間鍛造時の加熱温度は、1200℃を超えることが多い。したがって、上記のような場合でも、オーステナイト粒の粗大化を抑制し、部品の降伏比、靱性が低下することを防ぐ必要がある。   In addition, the heating temperature at the time of hot forging for forming a rough part shape often exceeds 1200 ° C. Therefore, even in the above case, it is necessary to suppress the coarsening of the austenite grains and to prevent the yield ratio and toughness of the parts from decreasing.

前述の特許文献1で開示された非調質鋼は、Vを用いることなく、優れた耐疲労特性を確保することができる鋼である。しかしながら、この非調質鋼はTiを含有しておらず、このため、十分高い降伏比が得られるとはいえなかった。   The non-heat treated steel disclosed in Patent Document 1 described above is a steel that can ensure excellent fatigue resistance without using V. However, this non-tempered steel does not contain Ti, and therefore it cannot be said that a sufficiently high yield ratio is obtained.

特許文献2に記載された非調質鋼は、1200℃を超えるような高温に加熱して熱間鍛造を行う場合には、十分に高い降伏比と優れた靱性が得られるとはいえなかった。しかも、その非調質鋼には、Vを大量に含有させるか、Bを含有させなければならず、高価な合金元素を用いるか、鋳造時の割れを抑制するため、素材コストを抑えることができなかった。   The non-heat treated steel described in Patent Document 2 cannot be said to have a sufficiently high yield ratio and excellent toughness when hot forging is performed by heating to a high temperature exceeding 1200 ° C. . In addition, the non-tempered steel must contain a large amount of V or B, and an expensive alloy element is used, or cracking during casting is suppressed, so that the material cost can be reduced. could not.

このように、従来は、V含有量の削減ならびに、引張強度、靱性および降伏比の向上を両立できる技術はなかった。   Thus, conventionally, there has been no technique that can achieve both a reduction in the V content and an improvement in tensile strength, toughness, and yield ratio.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、V含有量の削減が可能で、熱間鍛造時の加熱温度が1200℃を超えるような場合であっても、引張強度、靱性および降伏比の向上を達成でき、自動車用部品、建設機械部品および産業機械部品の素材として好適に使用できる低廉な熱間鍛造用圧延鋼材およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and the V content can be reduced, and even when the heating temperature during hot forging exceeds 1200 ° C., the tensile strength, toughness, and yield ratio. It is an object to provide an inexpensive rolled steel for hot forging that can be used as a material for automobile parts, construction machine parts, and industrial machine parts, and a method for producing the same.

本発明者らは、先ず、Vを大量に含有させずに、引張強度を確保することについて種々検討を行った。   The present inventors first conducted various studies on securing tensile strength without containing a large amount of V.

その結果、Vを大量に含有させずに、引張強度を確保するためには、適正量のC、MnおよびCrを含有させことが有効であるが、これだけでは、引張強度が過度に高くなり、被削性を劣化させるおそれがあり、したがって、引張強度をある程度確保し、しかも降伏比をさらに高める必要があるとの知見を得た。   As a result, in order to ensure the tensile strength without containing a large amount of V, it is effective to contain appropriate amounts of C, Mn, and Cr. It has been found that there is a possibility that the machinability may be deteriorated, and therefore it is necessary to secure a certain degree of tensile strength and further increase the yield ratio.

そして、上述の内容を達成するには、CおよびNと結合してフェライト中に炭窒化物として析出することにより、降伏強度を高める作用、しかも、引張強度を過度に高めることなく降伏強度を高める作用、すなわち、降伏比を上げる作用を有するNbの含有が効果的であるとの結論に達した。   And in order to achieve the above-mentioned content, it combines with C and N, and precipitates as a carbonitride in ferrite, thereby increasing the yield strength, and further increasing the yield strength without excessively increasing the tensile strength. It was concluded that the action, that is, the inclusion of Nb having the effect of increasing the yield ratio is effective.

本発明者らは、さらに、一層の高強度化と高靱性化を図ることについて種々検討を行った。   The present inventors have further studied various ways to further increase the strength and toughness.

その結果、さらなる降伏強度および靱性の向上を図るには、熱間鍛造時のTiNのピン止め効果を利用すればよいとの知見を得た。   As a result, in order to further improve the yield strength and toughness, it has been found that the pinning effect of TiN during hot forging may be used.

しかしながら、単にTiを含有させるだけでは、NがTiと結びついてTiNを形成するため、Nbと結合するNの量が少なくなり、Nbの炭窒化物が減少し、鋼の降伏強度が低下してしまう。   However, if Ti is simply contained, N is combined with Ti to form TiN, so the amount of N combined with Nb is reduced, the Nb carbonitride is reduced, and the yield strength of the steel is reduced. End up.

そこで、本発明者らが、さらに、検討を行った結果、次の知見を得るに至った。   Therefore, as a result of further studies by the present inventors, the following knowledge has been obtained.

Tiの含有量を適正な範囲に調整するとともにNも積極的に含有させれば、Nb炭窒化物による析出強化が妨げられることがなく、しかも、TiNが微細分散して、熱間鍛造後の結晶粒をより微細化することができ、その結果、鋼の引張強度、靱性および降伏比が向上する。   If the content of Ti is adjusted to an appropriate range and N is also actively contained, precipitation strengthening by Nb carbonitride is not hindered, and TiN is finely dispersed, and after hot forging. The crystal grains can be further refined, and as a result, the tensile strength, toughness and yield ratio of the steel are improved.

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記(1)および(2)に示す熱間鍛造用圧延鋼材、ならびに(3)に示す熱間鍛造用圧延鋼材の製造方法にある。   The present invention has been completed based on the above findings, and the gist of the present invention is the rolled steel for hot forging shown in (1) and (2) below, and the rolled steel for hot forging shown in (3). It is in the manufacturing method.

(1)質量%で、
C:0.20〜0.45%、
Si:0.90%以下、
Mn:1.00%を超えて1.90%以下、
P:0.050%以下、
S:0.010〜0.10%、
Cr:0.10〜0.60%、
Ti:0.0016〜0.0080%、
Nb:0.005〜0.050%、
N:0.0050〜0.0250%、
Al:0.010〜0.080%、および
O:0.0050%以下
を含有し、かつ、下記の式(1)で表されるfnが0.50〜1.00の範囲内であり、残部はFeおよび不純物からなる化学組成を有し、さらに、100μm2の面積中に長さが0.005〜0.100μmのTiNが10個以上析出していることを特徴とする熱間鍛造用圧延鋼材。
fn=C+(1/10)Si+(1/5)Mn+(5/22)Cr+1.65V+Nb−(5/7)S・・・(1)
上記の式(1)式におけるC、Si、Mn、Cr、V、NbおよびSは、その元素の質量%での含有量を意味する。
(1) In mass%,
C: 0.20 to 0.45%,
Si: 0.90% or less,
Mn: more than 1.00% and 1.90% or less,
P: 0.050% or less,
S: 0.010 to 0.10%,
Cr: 0.10 to 0.60%,
Ti: 0.0016 to 0.0080%,
Nb: 0.005 to 0.050%,
N: 0.0050 to 0.0250%,
Al: 0.010-0.080%, and O: 0.0050% or less, and fn represented by the following formula (1) is in the range of 0.50-1.00, The balance has a chemical composition composed of Fe and impurities, and more than 10 TiNs having a length of 0.005 to 0.100 μm are deposited in an area of 100 μm 2 . Rolled steel.
fn = C + (1/10) Si + (1/5) Mn + (5/22) Cr + 1.65V + Nb− (5/7) S (1)
C, Si, Mn, Cr, V, Nb and S in the above formula (1) mean the content of the element in mass%.

残部としての「Feおよび不純物」における「不純物」とは、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入するものを指す。   The “impurities” in the remaining “Fe and impurities” refer to those mixed from ore as a raw material, scrap, or the manufacturing environment when the steel material is industrially produced.

長さが0.005〜0.100μmのTiNとは、析出物であるTiNの長辺の長さが0.005〜0.100μmのTiNを意味する。   TiN having a length of 0.005 to 0.100 μm means TiN having a long side length of 0.005 to 0.100 μm as a precipitate.

(2)Feの一部に代えて、質量%で、V:0.05%未満を含有することを特徴とする上記(1)に記載の熱間鍛造用圧延鋼材。   (2) The rolled steel for hot forging as described in (1) above, which contains V: less than 0.05% by mass% instead of part of Fe.

(3)上記(1)または(2)に記載の化学組成を有する鋳片を、1100℃以上の温度域で30min以上加熱し、かつ下記の式(2)を満たす条件で棒鋼に圧延することを特徴とする熱間鍛造用圧延鋼材の製造方法。
Y=(T1+273)×log(t1+t2 T(2))≦6.7×103・・・(2)
式(2)におけるTは加熱温度(℃)、tは加熱保持時間(s)、添え字1は分塊圧延工程、添え字2は棒鋼圧延工程を表し、T(2)=(T2+273)/(T1+273)を意味する。
(3) A slab having the chemical composition described in the above (1) or (2) is heated to a steel bar under the conditions satisfying the following formula (2) while heating at a temperature range of 1100 ° C. or more for 30 minutes or more. A method for producing rolled steel for hot forging characterized by the following.
Y = (T 1 +273) × log (t 1 + t 2 T (2) ) ≦ 6.7 × 10 3 (2)
In the formula (2), T is the heating temperature (° C.), t is the heating holding time (s), the subscript 1 is the block rolling process, the subscript 2 is the bar rolling process, and T (2) = (T 2 +273 ) / (T 1 +273).

すなわち、T1は分塊圧延工程の加熱温度(℃)、T2は棒鋼圧延工程の加熱温度(℃)、t1は分塊圧延工程の加熱保持時間(s)、t2は棒鋼圧延工程の加熱保持時間(s)である。 That is, T 1 is the heating temperature (° C.) of the block rolling process, T 2 is the heating temperature (° C.) of the bar rolling process, t 1 is the heating and holding time (s) of the block rolling process, and t 2 is the bar rolling process. Is the heating and holding time (s).

また、加熱温度は、加熱炉の炉内温度の平均値を意味する。   Moreover, heating temperature means the average value of the furnace temperature of a heating furnace.

本発明の熱間鍛造用圧延鋼材は、V含有量の削減が可能なため低廉であり、かつ、引張強度および靱性に優れるとともに高い降伏比を有するので、自動車用部品、建設機械部品および産業機械部品の素材、例えば、コンロッド、ハブなど自動車用部品の素材として用いるのに好適である。   The rolled steel material for hot forging of the present invention is inexpensive because it can reduce the V content, has excellent tensile strength and toughness, and has a high yield ratio. Therefore, it is used for automobile parts, construction machine parts, and industrial machinery. It is suitable for use as a material for parts, for example, a material for automobile parts such as connecting rods and hubs.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、各元素の含有量の「%」は「質量%」を意味する。   Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail. In addition, “%” of the content of each element means “mass%”.

(A)鋼材の化学組成
C:0.20〜0.45%
Cは、引張強度を向上させる作用を有する。その効果を得るには、Cを0.20%以上含有させる必要がある。一方、Cの含有量が0.45%を超えると、フェライト・パーライト組織におけるパーライトの割合が多くなって、高い降伏比が得られないし、靱性も低下する。さらに、降伏強度の割には引張強度が高くなりすぎて、熱間加工性および被削性の低下が生じる。したがって、Cの含有量を0.20〜0.45%とした。Cの含有量は0.25%以上であることが好ましく、0.43%以下であることが好ましい。
(A) Chemical composition of steel material C: 0.20 to 0.45%
C has an effect of improving the tensile strength. In order to acquire the effect, it is necessary to contain 0.20% or more of C. On the other hand, when the content of C exceeds 0.45%, the ratio of pearlite in the ferrite / pearlite structure increases, so that a high yield ratio cannot be obtained and the toughness is also lowered. Furthermore, the tensile strength becomes too high for the yield strength, resulting in a decrease in hot workability and machinability. Therefore, the content of C is set to 0.20 to 0.45%. The content of C is preferably 0.25% or more, and preferably 0.43% or less.

Si:0.90以下%
Siは、精錬の過程で溶鋼に入る不純物である。一方、Siは、鋼の脱酸に有効な元素であり、また、添加すれば、フェライトを固溶強化して降伏強度を高くし、その結果、降伏比を向上させる作用を有する。しかしながら、添加した結果Siの含有量が多くなって0.90%を超えると、上記の効果が飽和するばかりか、熱間加工性を低下させる。したがって、Siの含有量を0.90%以下とした。Siの含有量は、0.70%以下であることが好ましい。一方、脱酸効果および降伏比向上効果を得るためには、Siの含有量は0.05%以上であることが好ましい。
Si: 0.90 or less%
Si is an impurity that enters molten steel during the refining process. On the other hand, Si is an element effective for deoxidation of steel, and when added, it has the effect of increasing the yield strength by solid-solution strengthening of ferrite and consequently improving the yield ratio. However, if the Si content increases as a result of addition and exceeds 0.90%, not only the above effects are saturated, but also hot workability is reduced. Therefore, the Si content is set to 0.90% or less. The Si content is preferably 0.70% or less. On the other hand, in order to obtain the deoxidation effect and the yield ratio improvement effect, the Si content is preferably 0.05% or more.

Mn:1.00%を超えて1.90%以下
Mnは、脱酸作用を有するとともに、フェライトの固溶強化に寄与して降伏強度を高くし、その結果降伏比を向上させる作用を有する。これらの効果を得るには、1.00%を超える量のMnを含有していなければならない。しかしながら、Mnの含有量が1.90%を超えると、熱間加工性が低下し、さらに焼入れ性が高くなりすぎてベイナイト組織を生じ降伏比および靱性の低下をきたす。したがって、Mnの含有量を1.00%を超えて1.90%以下とした。Mnの含有量は1.70%以下であることが好ましい。
Mn: More than 1.00% and 1.90% or less Mn has a deoxidizing action and contributes to solid solution strengthening of ferrite to increase the yield strength, and as a result, to improve the yield ratio. In order to obtain these effects, Mn must be contained in an amount exceeding 1.00%. However, if the Mn content exceeds 1.90%, the hot workability decreases, and the hardenability becomes too high, resulting in a bainite structure, resulting in a decrease in yield ratio and toughness. Therefore, the Mn content is more than 1.00% and 1.90% or less. The Mn content is preferably 1.70% or less.

P:0.050%以下
Pは、鋼中に不純物として含まれる元素であり、その含有量が多くなって、特に0.050%を超えると、熱間加工性および靱性の低下が大きくなる。したがって、Pの含有量を0.050%以下とした。Pの含有量は0.040%以下であることが好ましい。
P: 0.050% or less P is an element contained as an impurity in steel, and its content increases, and particularly when it exceeds 0.050%, the hot workability and toughness are greatly reduced. Therefore, the content of P is set to 0.050% or less. The P content is preferably 0.040% or less.

S:0.010〜0.10%
Sは、Mnと結合してMnSを形成し、被削性を高める作用を有する。その効果を得るには、Sを0.010%以上含有している必要がある。一方、Sの含有量が0.10%を超えると、熱間加工性が低下し、靱性も低下する。したがって、Sの含有量を0.010〜0.10%とした。Sの含有量は0.08%以下であることが好ましい。
S: 0.010 to 0.10%
S combines with Mn to form MnS and has an effect of improving machinability. In order to acquire the effect, it is necessary to contain 0.010% or more of S. On the other hand, when the content of S exceeds 0.10%, hot workability is lowered and toughness is also lowered. Therefore, the content of S is set to 0.010 to 0.10%. The S content is preferably 0.08% or less.

Cr:0.10〜0.60%
Crは、パーライト中のセメンタイトの強化に寄与して降伏強度を高める作用を有する。この効果を得るには、0.10%以上のCr含有量とすることが必要である。しかしながら、Crの含有量が0.60%を超えると、ベイナイト組織を生じ、降伏比および靱性の低下をきたす。したがって、Crの含有量を0.10〜0.60%とした。Crの含有量は0.15%以上であることが好ましく、0.45%以下であることが好ましい。
Cr: 0.10 to 0.60%
Cr contributes to strengthening of cementite in pearlite and has an effect of increasing yield strength. In order to obtain this effect, the Cr content needs to be 0.10% or more. However, when the Cr content exceeds 0.60%, a bainite structure is formed, and the yield ratio and toughness are lowered. Therefore, the content of Cr is set to 0.10 to 0.60%. The content of Cr is preferably 0.15% or more, and preferably 0.45% or less.

Ti:0.0016〜0.0080%
Tiは、本発明における重要な元素である。すなわち、TiがフリーNと結合することにより形成されたTiNは、ピンニング粒子として作用し、熱間鍛造時に1200℃を超えるような高い温度域に加熱した場合であっても、オーステナイト粒の粗大化を抑制し、降伏比と靱性を高める効果がある。上記TiNのピンニング粒子としての作用効果を得るには、Tiを0.0016%以上含有していなければならない。一方、Tiの含有量が多くなるとTiNが粗大化することに加えて、0.0080%を超えると、Nbと結合するNの量が少なくなって、Nbの炭窒化物が減少し、かえって降伏比を低下させてしまう。したがって、Tiの含有量を0.0016〜0.0080%とした。Tiの含有量は0.0018%以上であることが好ましく、0.0060%以下であることが好ましい。
Ti: 0.0016 to 0.0080%
Ti is an important element in the present invention. That is, TiN formed by combining Ti with free N acts as pinning particles, and austenite grains become coarse even when heated to a high temperature range exceeding 1200 ° C. during hot forging. Is effective in increasing the yield ratio and toughness. In order to obtain the function and effect as the pinning particles of TiN, Ti must be contained in an amount of 0.0016% or more. On the other hand, when the Ti content increases, TiN coarsens, and when it exceeds 0.0080%, the amount of N bonded to Nb decreases, and the Nb carbonitride decreases, and instead yield. The ratio will be lowered. Therefore, the content of Ti is set to 0.0016 to 0.0080%. The Ti content is preferably 0.0018% or more, and preferably 0.0060% or less.

Nb:0.005〜0.050
Nbは、本発明において重要な元素である。すなわち、Nbは、CおよびNと結合してフェライト中に炭窒化物として析出し、靱性および降伏比を向上させる作用を有する。こうした効果を得るには、Nbの含有量を0.005%以上とする必要がある。しかしながら、Nbを0.050%を超えて含有させても、熱間鍛造時の加熱温度でマトリックスに固溶しきれなくなるため、前記した効果の増大はほとんど得られず、このため、Vほどではないもののコストが大きくなってしまう。したがって、Nbの含有量を0.005〜0.050%とした。Nbの含有量は0.010%以上であることが好ましく、0.045%以下であることが好ましい。
Nb: 0.005 to 0.050
Nb is an important element in the present invention. That is, Nb combines with C and N and precipitates as a carbonitride in ferrite, and has the effect of improving toughness and yield ratio. In order to obtain such an effect, the Nb content needs to be 0.005% or more. However, even if Nb is contained in excess of 0.050%, it cannot be completely dissolved in the matrix at the heating temperature at the time of hot forging. The cost of things that don't exist will increase. Therefore, the Nb content is set to 0.005 to 0.050%. The Nb content is preferably 0.010% or more, and preferably 0.045% or less.

N:0.0050〜0.0250%
Nも、本発明における重要な元素である。すなわち、Nは、CとともにNbと炭窒化物を形成して、降伏比を高める重要な元素である。さらに、NがTiと結合して形成されたTiNは、熱間鍛造時に1200℃を超えるような高い温度域に加熱した場合であっても、ピン止め粒子として作用し、オーステナイト粒を微細化して降伏強度および靱性を向上させる作用を有する。これらの効果を得るには、0.0050%以上のN含有量が必要である。しかしながら、Nを0.0250%を超えて含有させても上記の効果は飽和する。したがって、Nの含有量を0.0050〜0.0250%とした。Nの含有量は0.0150%以下であることが好ましい。
N: 0.0050 to 0.0250%
N is also an important element in the present invention. That is, N is an important element that forms a carbonitride with Nb together with C to increase the yield ratio. Furthermore, TiN formed by combining N with Ti acts as pinning particles even when heated to a high temperature range exceeding 1200 ° C. during hot forging, and refines austenite grains. Has the effect of improving yield strength and toughness. In order to obtain these effects, an N content of 0.0050% or more is required. However, the above effect is saturated even if N is contained in excess of 0.0250%. Therefore, the N content is set to 0.0050 to 0.0250%. The N content is preferably 0.0150% or less.

Al:0.010〜0.080%
Alは、脱酸剤として添加される。この効果を得るにはAlを0.010%以上含有させる必要がある。しかしながら、Alを0.080%を超えて含有させてもその効果は飽和し、合金コストが嵩むばかりである。したがって、Alの含有量を0.010〜0.080%とした。Alの含有量は0.015%以上であることが好ましく、0.070%以下であることが好ましい。
Al: 0.010-0.080%
Al is added as a deoxidizer. In order to acquire this effect, it is necessary to contain Al 0.010% or more. However, even if Al is contained in an amount exceeding 0.080%, the effect is saturated and the alloy cost is increased. Therefore, the content of Al is set to 0.010 to 0.080%. The Al content is preferably 0.015% or more, and preferably 0.070% or less.

O:0.0050%以下
O(酸素)は、鋼中においては酸化物系介在物として存在し、疲労強度を損なう元素である。特に、Oの含有量が0.0050%を超えると、疲労強度の低下が大きくなる。このため、Oの含有量を0.0050%以下とした。Oの含有量は0.0030%以下であることが好ましい。
O: 0.0050% or less O (oxygen) is an element that exists as an oxide inclusion in steel and impairs fatigue strength. In particular, when the O content exceeds 0.0050%, the fatigue strength decreases greatly. Therefore, the O content is set to 0.0050% or less. The O content is preferably 0.0030% or less.

fn:0.50〜1.00
本発明の熱間鍛造用圧延鋼材は、
fn=C+(1/10)Si+(1/5)Mn+(5/22)Cr+1.65V+Nb−(5/7)S・・・(1)
の式(1)で表されるfnが0.50〜1.00の範囲内でなければならない。ただし、式(1)におけるC、Si、Mn、Cr、V、NbおよびSは、その元素の質量%での含有量を意味する。
fn: 0.50 to 1.00
The rolled steel for hot forging of the present invention is
fn = C + (1/10) Si + (1/5) Mn + (5/22) Cr + 1.65V + Nb− (5/7) S (1)
Fn represented by the formula (1) must be in the range of 0.50 to 1.00. However, C, Si, Mn, Cr, V, Nb and S in the formula (1) mean the content of the element in mass%.

上記のfnは、引張強度の指標となるパラメータである。fnが0.50以上であれば部品に必要な引張強度が安定して得られる。一方、fnが1.00を超えると、引張強度が大きくなりすぎて被削性が低下する。fnは、0.65以上であることが好ましく、0.90以下であることが好ましい。   The above fn is a parameter serving as an index of tensile strength. If fn is 0.50 or more, the tensile strength required for the component can be stably obtained. On the other hand, if fn exceeds 1.00, the tensile strength becomes too high and the machinability is lowered. fn is preferably 0.65 or more, and preferably 0.90 or less.

本発明の熱間鍛造用圧延鋼材の一つは、上記元素のほか、残部がFeおよび不純物からなる化学組成を有するものである。既に述べたように、「Feおよび不純物」における「不純物」とは、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入するものを指す。   One of the rolled steel materials for hot forging of the present invention has a chemical composition in which the balance is composed of Fe and impurities in addition to the above elements. As already described, “impurities” in “Fe and impurities” refers to those mixed from ore, scrap, or production environment as raw materials when industrially producing steel materials.

本発明の熱間鍛造用圧延鋼材の他の一つは、その化学組成として、上記Feの一部に代えて、次に述べる量のVを含有するものである。   Another one of the rolled steel materials for hot forging of the present invention contains, as its chemical composition, V in the following amount in place of a part of the Fe.

V:0.05%未満
本発明の熱間鍛造用圧延鋼材は、高価なVの含有量を極力制限した低廉な化学組成で、高い降伏強度および降伏比、ならびに優れた靱性を達成することを目的としている。したがって、Vは意図して含有させなくともよい。
V: Less than 0.05% The rolled steel for hot forging of the present invention achieves high yield strength and yield ratio, and excellent toughness with an inexpensive chemical composition that limits the content of expensive V as much as possible. It is aimed. Therefore, V may not be intentionally contained.

ただし、V炭窒化物によるフェライト析出強化および結晶粒微細化は、降伏比の向上に有効である。このため、Vを意図して含有させても構わないが、その量が0.05%以上になるとコスト上昇が顕著になりすぎて、低廉な鋼材の提供という本発明の本来の目的から逸脱してしまう。したがって、Vを含有させる場合であっても、その量は0.05%未満とした。   However, ferrite precipitation strengthening and grain refinement by V carbonitride are effective in improving the yield ratio. For this reason, V may be intentionally contained. However, when the amount is 0.05% or more, the cost increase becomes significant, and deviates from the original purpose of the present invention of providing inexpensive steel materials. End up. Therefore, even when V is contained, the amount is made less than 0.05%.

(B)TiNのサイズと析出密度
熱間鍛造時に1200℃を超えるような高い温度域に加熱した場合であっても、TiNがピンニング粒子として作用してオーステナイト粒の成長を抑え、降伏比と靱性を高める効果を確保するためには、100μm2の面積中に長さが0.005〜0.100μmのTiNが10個以上析出していなければならない。
(B) TiN size and precipitation density Even when heated to a high temperature range exceeding 1200 ° C. during hot forging, TiN acts as pinning particles to suppress austenite grain growth, yield ratio and toughness In order to ensure the effect of increasing the thickness, 10 or more TiN having a length of 0.005 to 0.100 μm must be deposited in an area of 100 μm 2 .

先ず、TiNの長さが0.005μm未満の場合には、熱間鍛造時に1200℃を超えるような高い温度域に加熱すれば、マトリックスに固溶するため、ピンニング粒子として作用しない。一方、TiNの長さが0.100μmを超えると、ピン止めの効果が得られない。そして、たとえTiNの長さが0.005〜0.100であっても100μm2の面積中に10個以上析出していなければオーステナイト粒の粗大化が避けられない。したがって、熱間鍛造後の部品の降伏比と靱性が低下する。なお、100μm2の面積中に長さが0.005〜0.100μmのTiNが100個を超えて析出しても上記効果は飽和する。 First, when the length of TiN is less than 0.005 μm, if heated to a high temperature range exceeding 1200 ° C. during hot forging, it does not act as pinning particles because it dissolves in the matrix. On the other hand, if the length of TiN exceeds 0.100 μm, the pinning effect cannot be obtained. Even if the length of TiN is 0.005 to 0.100, coarsening of austenite grains is inevitable unless ten or more precipitates are deposited in an area of 100 μm 2 . Therefore, the yield ratio and toughness of the parts after hot forging are reduced. The effect is saturated even when more than 100 TiNs having a length of 0.005 to 0.100 μm are deposited in an area of 100 μm 2 .

(C)熱間鍛造用圧延鋼材の製造方法
前記(1)および(2)に示した本発明に係る熱間鍛造用圧延鋼材は、例えば、前記(3)に示した熱間鍛造用圧延鋼材の製造方法、具体的には、前記(A)項で述べた化学組成を有する鋳片を、1100℃以上の温度域で30min以上加熱し、かつ、
Y=(T1+273)×log(t1+t2 T(2))≦6.7×103・・・(2)
の式(2)を満たす条件で棒鋼等に圧延することによって、製造することができる。
(C) Manufacturing method of rolled steel for hot forging The rolled steel for hot forging according to the present invention shown in the above (1) and (2) is, for example, the rolled steel for hot forging shown in (3) above. And, specifically, a slab having the chemical composition described in the above section (A) is heated in a temperature range of 1100 ° C. or higher for 30 minutes or more, and
Y = (T 1 +273) × log (t 1 + t 2 T (2) ) ≦ 6.7 × 10 3 (2)
It can manufacture by rolling to a bar steel etc. on the conditions which satisfy | fill Formula (2) of this.

なお、式(2)におけるTは加熱温度(℃)、tは加熱保持時間(s)、添え字1は分塊圧延工程、添え字2は棒鋼圧延工程を表し、T(2)=(T2+273)/(T1+273)を意味する。 In the formula (2), T represents the heating temperature (° C.), t represents the heating and holding time (s), the subscript 1 represents the split rolling process, the subscript 2 represents the bar rolling process, and T (2) = (T 2 +273) / (T 1 +273).

鋳片の偏析を軽減するためには、通常、鋳片を圧延する際の加熱温度を高くするとともに、加熱保持時間を長くすることが望ましいとされている。   In order to reduce the segregation of the slab, it is generally desirable to increase the heating temperature when rolling the slab and to increase the heating and holding time.

しかしながら、加熱保持時間を長くした場合には、TiNは凝集粗大化し、TiNの析出密度が低くなり、熱間鍛造加熱時の粗粒化の抑制効果が消失してしまう。したがって、熱間鍛造後の部品の降伏比と靱性が低下する。   However, when the heating and holding time is increased, TiN becomes agglomerated and coarsened, the TiN precipitation density is lowered, and the effect of suppressing coarsening during hot forging heating is lost. Therefore, the yield ratio and toughness of the parts after hot forging are reduced.

そこで、鋳片を圧延する際に、圧延機の負荷を軽減するために加熱温度の下限を1100℃とし、また、中心部まで均熱させるために加熱保持時間を30min以上とした上で、上述した式(2)を満たす条件で圧延すれば、TiNの凝集粗大化を抑制することができ、それによって熱間鍛造加熱時のオーステナイト粒の粗大化を容易に抑制できる。その結果、所望の降伏比と靱性を有する熱間鍛造部品を得ることができる。   Therefore, when rolling the slab, the lower limit of the heating temperature is set to 1100 ° C. in order to reduce the load on the rolling mill, and the heating holding time is set to 30 min or more in order to equalize the temperature to the center. If the rolling is performed under the condition satisfying the formula (2), TiN aggregation and coarsening can be suppressed, and thereby austenite grain coarsening during hot forging heating can be easily suppressed. As a result, a hot forged part having a desired yield ratio and toughness can be obtained.

以下、式(2)について説明する。   Hereinafter, the expression (2) will be described.

TiNのオストワルド成長の程度は、加熱温度T(℃)と加熱時間t(s)に影響される。そこで、TiNのオストワルド成長の程度を焼戻しパラメータ「(T+273)×log(t)」で整理することを考えた。   The degree of Ostwald growth of TiN is affected by the heating temperature T (° C.) and the heating time t (s). Therefore, it was considered to arrange the degree of Ostwald growth of TiN by the tempering parameter “(T + 273) × log (t)”.

棒鋼は、鋳片を分塊圧延と棒鋼圧延の2段階の圧延工程で製造することが一般的である。そこで、分塊圧延工程および棒鋼圧延工程における、加熱温度をそれぞれ、T1(℃)およびT2(℃)、加熱保持時間をそれぞれ、t1(s)およびt2(s)とすると、それぞれの圧延工程の焼戻しパラメータは、「(T1+273)×logt1」および「(T2+273)×logt2」となる。 In general, a steel bar is manufactured by a two-stage rolling process including a block rolling and a steel bar rolling. Therefore, when the heating temperatures in the block rolling process and the bar rolling process are T 1 (° C.) and T 2 (° C.), respectively, and the heating holding times are t 1 (s) and t 2 (s), respectively. The tempering parameters in the rolling process are “(T 1 +273) × logt 1 ” and “(T 2 +273) × logt 2 ”.

ここで、棒鋼圧延工程の加熱時に起こるのに等しいTiNのオストワルド成長を、分塊圧延工程の加熱温度T1(℃)で起こす場合に要する時間x(s)を求めてみる。 Here, the time x (s) required for causing the Ostwald growth of TiN, which occurs at the time of heating in the bar rolling process, to occur at the heating temperature T 1 (° C.) in the block rolling process will be obtained.

棒鋼圧延工程におけるTiNのオストワルド成長の焼戻しパラメータ(T2+273)×logt2は、分塊圧延工程の加熱温度T1(℃)を使って式(a)のように表すことができる。 The tempering parameter (T 2 +273) × logt 2 for the Ostwald growth of TiN in the steel bar rolling process can be expressed by the formula (a) using the heating temperature T 1 (° C.) in the block rolling process.

(T2+273)logt2=(T1+273)logx・・・(a)、
ここで、T(2)=(T2+273)/(T1+273)とすると、棒鋼圧延工程の加熱時に起こるのに等しいTiNのオストワルド成長を、分塊圧延工程の加熱温度T1(℃)で起こす場合に要する時間x(s)は、式(b)のように表すことができる。
(T 2 +273) logt 2 = (T 1 +273) logx (a),
Here, assuming T (2) = (T 2 +273) / (T 1 +273), the Ostwald growth of TiN, which occurs at the time of heating in the steel bar rolling process, is the heating temperature T 1 (° C.) in the block rolling process. The time x (s) required for waking up can be expressed as shown in equation (b).

x=t2 T(2)・・・(b)、
そして、加熱温度T2(℃)、加熱保持時間t2(s)の棒鋼圧延工程に起こるTiNのオストワルド成長の程度を、分塊圧延工程の加熱温度T1(℃)と加熱保持時間x(s)で表すことにより、分塊圧延工程と棒鋼圧延工程の圧延工程2回分のTiNのオストワルド成長の程度Yは、分塊圧延工程1回分のパラメータとして、式(c)のように表すことができ、さらに式(b)を式(c)に代入することによって、式(d)を得ることができる。
Y=(T1+273)×log(t1+x)・・・(c)、
Y=(T1+273)×log(t1+t2 T(2))・・・(d)。
x = t 2 T (2) (b),
And the degree of Ostwald growth of TiN that occurs in the steel bar rolling process at the heating temperature T 2 (° C.) and the heating holding time t 2 (s) is determined by the heating temperature T 1 (° C.) and the heating holding time x ( s), the degree Y of Ostwald growth of TiN for two rolling processes of the batch rolling process and the steel bar rolling process can be expressed as a formula (c) as a parameter for one batch rolling process. Furthermore, the expression (d) can be obtained by substituting the expression (b) into the expression (c).
Y = (T 1 +273) × log (t 1 + x) (c),
Y = (T 1 +273) × log (t 1 + t 2 T (2) ) (d).

このようにして求められた式(d)のパラメータY、TiNのサイズおよび析出個数の関係を詳細に調査した結果、Yの値が6.7×103以下であれば、前記(1)および(2)に示した本発明に関わる熱間鍛造用圧延鋼材を得ることができる。 As a result of investigating in detail the relationship between the parameter Y, the size of TiN and the number of precipitates of the formula (d) thus determined, if the value of Y is 6.7 × 10 3 or less, (1) and The rolled steel for hot forging related to the present invention shown in (2) can be obtained.

以上のことから、TiNのオストワルド成長の程度を表すパラメータとして、式(2)を規定した。
Y=(T1+273)×log(t1+t2 T(2))≦6.7×103・・・(2)。
From the above, equation (2) was defined as a parameter representing the degree of Ostwald growth of TiN.
Y = (T 1 +273) × log (t 1 + t 2 T (2) ) ≦ 6.7 × 10 3 (2).

なお、Yの値が規定範囲内であっても、分塊圧延工程および棒鋼圧延工程の加熱温度は、省エネルギーの観点から1300℃以下とするのが好ましく、1270℃以下とするのがより好ましい。また、Yの値が規定範囲内であっても、分塊圧延工程および棒鋼圧延工程の加熱保持時間は、省エネルギーの観点から18000s(300min)以下とするのが好ましく、14400s(240min)以下とするのがより好ましい。   In addition, even if the value of Y is in a regulation range, it is preferable that the heating temperature of a lump rolling process and a steel bar rolling process shall be 1300 degrees C or less from a viewpoint of energy saving, and it is more preferable to set it as 1270 degrees C or less. Moreover, even if the value of Y is within a specified range, the heating and holding time in the block rolling process and the bar rolling process is preferably 18000 s (300 min) or less from the viewpoint of energy saving, and is set to 14400 s (240 min) or less. Is more preferable.

なお、上記の式(d)で示したTiNのオストワルド成長の程度を表すパラメータYは、分塊圧延と棒鋼圧延の2段階の圧延工程で棒鋼を製造する一般的な場合である。   In addition, the parameter Y showing the degree of Ostwald growth of TiN shown by said Formula (d) is a general case where a bar steel is manufactured by the two-stage rolling process of a block rolling and a bar rolling.

圧延工程の回数をi段階として行う場合のTiNのオストワルド成長の程度を表すパラメータY’は式(e)のように表すことができ、この場合にはY’の値が6.7×103以下であれば、前記(1)および(2)に示した本発明に関わる熱間鍛造用圧延鋼材を得ることができる。 The parameter Y ′ representing the degree of Ostwald growth of TiN when the number of rolling processes is performed in i stages can be expressed as in equation (e), in which case the value of Y ′ is 6.7 × 10 3. If it is below, the rolled steel material for hot forging related to the present invention shown in the above (1) and (2) can be obtained.

Y’=(T1+273)×log{Σ(ti T(i))}・・・(e)。
ここで、T(i)=(Ti+273)/(T1+273)を意味する。
Y ′ = (T 1 +273) × log {Σ (t i T (i) )} (e).
Here, T (i) = (T i +273) / (T 1 +273) is meant.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to these Examples.

表1に示す化学組成を有する鋼1〜14を70トン転炉によって溶解し、連続鋳造により鋳片とした後、表2に示す条件で、180mm×180mmの鋼片に分塊圧延し、その後さらに棒鋼圧延して、直径55mmの棒鋼を作製した。   Steels 1 to 14 having the chemical composition shown in Table 1 were melted by a 70-ton converter and made into a slab by continuous casting, and then rolled into 180 mm × 180 mm steel pieces under the conditions shown in Table 2, and thereafter Further, the steel bar was rolled to produce a steel bar having a diameter of 55 mm.

なお、表1における鋼1〜6、鋼13および鋼14は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある本発明例の鋼であり、一方、鋼7〜12は、化学組成が本発明で規定する条件から外れた比較例の鋼である。   Steels 1 to 6, Steel 13 and Steel 14 in Table 1 are steels of the present invention examples having chemical compositions within the range defined by the present invention, while Steels 7 to 12 have chemical compositions of the present invention. It is a steel of a comparative example that deviates from the conditions specified in.

Figure 0005413350
Figure 0005413350

Figure 0005413350
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上記のようにして作製した直径55mmの棒鋼を用いて、TiNの析出密度の調査を行い、さらに、熱間鍛造を模擬した試験を行って、機械的性質を調査した。   Using the steel bar having a diameter of 55 mm produced as described above, the precipitation density of TiN was investigated, and further, a test simulating hot forging was conducted to investigate the mechanical properties.

すなわち、上記直径55mmの棒鋼のR/2部(「R」は棒鋼の半径を表す。)の縦断面から抽出レプリカ法によって試料を採取し、透過型電子顕微鏡観察を行ってTiNの析出密度を調査した。具体的には、倍率を30000倍として20視野観察し、長さが0.005〜0.100μmであるTiNの個数を数え、これを面積100μm2あたりの個数に換算した。 That is, a sample was taken from the longitudinal section of R / 2 part (“R” represents the radius of the steel bar) of the steel bar having a diameter of 55 mm by the extraction replica method, and observed with a transmission electron microscope to determine the precipitation density of TiN. investigated. Specifically, 20 fields of view were observed at a magnification of 30000, the number of TiN having a length of 0.005 to 0.100 μm was counted, and this was converted to the number per 100 μm 2 area.

また、上記直径55mmの棒鋼の中心部から直径38.5mmで長さ55mmの試験片を採取し、先ず、熱間押出し試験に供した。すなわち、上記の試験片を1220℃に10min加熱した後、1100℃で減面率60%の押出し加工を行い、直径23.1mmで長さ85mmの熱間押出し品を作製した。熱間押出し後は、大気中で放冷した。   Further, a test piece having a diameter of 38.5 mm and a length of 55 mm was collected from the central portion of the steel bar having a diameter of 55 mm, and first subjected to a hot extrusion test. That is, the above test piece was heated to 1220 ° C. for 10 minutes, and then extruded at 1100 ° C. with a reduction in area of 60% to produce a hot extruded product having a diameter of 23.1 mm and a length of 85 mm. After hot extrusion, it was allowed to cool in the atmosphere.

次いで、上記の熱間押出し品のR/2部からJIS Z 2201(1998)に記載の、平行部の直径が5mmの14A号引張試験片を切り出し、通常の方法により室温で引張試験を行った。なお、引張強度および0.2%耐力を測定し、上記の0.2%耐力を降伏強度として降伏比を算出した。引張強度および降伏比の目標はそれぞれ、500〜1000MPaおよび0.60以上とした。   Next, a 14A tensile test piece having a parallel part diameter of 5 mm described in JIS Z 2201 (1998) was cut out from R / 2 part of the above hot-extruded product, and a tensile test was performed at room temperature by a usual method. . The tensile strength and the 0.2% yield strength were measured, and the yield ratio was calculated using the 0.2% yield strength as the yield strength. The targets for tensile strength and yield ratio were 500 to 1000 MPa and 0.60 or more, respectively.

さらに、上記の熱間押出し品のR/2部から、幅10mmのノッチ深さ2mmのUノッチ試験片を切り出し、通常の方法により室温でシャルピー衝撃試験を行い、衝撃値を測定した。靱性の目標は、上記の幅10mmのノッチ深さ2mmのUノッチ試験片を用いた室温でのシャルピー衝撃値が40J/cm2以上であることとした。 Further, a U-notch test piece having a width of 10 mm and a notch depth of 2 mm was cut out from the R / 2 part of the above hot-extruded product, and subjected to a Charpy impact test at room temperature by an ordinary method, and an impact value was measured. The target of toughness was that the Charpy impact value at room temperature using the U-notch test piece having a width of 10 mm and a notch depth of 2 mm was 40 J / cm 2 or more.

表3に、上記の各試験結果をまとめて示す。   Table 3 summarizes the above test results.

Figure 0005413350
Figure 0005413350

表3から、本発明で定める化学組成およびミクロ組織を有する本発明例の試験番号、つまり試験番号1〜6はいずれも、目標とする引張強度、降伏比および靱性を有していることが明らかである。   From Table 3, it is clear that all of the test numbers of the inventive examples having the chemical composition and microstructure defined in the present invention, that is, test numbers 1 to 6, have the target tensile strength, yield ratio, and toughness. It is.

これに対して、少なくとも化学組成およびミクロ組織のいずれか一方が本発明で規定する条件から外れた比較例の試験番号、つまり試験番号7〜14については、引張強度、降伏比および靱性のうちの少なくとも1つが目標に達していない。   On the other hand, at least one of the chemical composition and the microstructure is out of the conditions specified in the present invention, that is, the test numbers 7 to 14 are those of tensile strength, yield ratio and toughness. At least one has not reached the goal.

本発明の熱間鍛造用圧延鋼材は、V含有量の削減が可能なため低廉であり、かつ、引張強度および靱性に優れるとともに高い降伏比を有するので、自動車用部品、建設機械部品および産業機械部品の素材、例えば、コンロッド、ハブなど自動車用部品の素材として用いるのに好適である。この熱間鍛造用圧延鋼材は、例えば、本発明の方法によって得ることができる。   The rolled steel material for hot forging of the present invention is inexpensive because it can reduce the V content, has excellent tensile strength and toughness, and has a high yield ratio. Therefore, it is used for automobile parts, construction machine parts, and industrial machinery. It is suitable for use as a material for parts, for example, a material for automobile parts such as connecting rods and hubs. This rolled steel material for hot forging can be obtained by the method of the present invention, for example.

Claims (3)

質量%で、
C:0.20〜0.45%、
Si:0.90%以下、
Mn:1.00%を超えて1.90%以下、
P:0.050%以下、
S:0.010〜0.10%、
Cr:0.10〜0.60%、
Ti:0.0016〜0.0080%、
Nb:0.005〜0.050%、
N:0.0050〜0.0250%、
Al:0.010〜0.080%、および
O:0.0050%以下
を含有し、かつ、下記の式(1)で表されるfnが0.50〜1.00の範囲内であり、残部はFeおよび不純物からなる化学組成を有し、さらに、100μm2の面積中に長さが0.005〜0.100μmのTiNが10個以上析出していることを特徴とする熱間鍛造用圧延鋼材。
fn=C+(1/10)Si+(1/5)Mn+(5/22)Cr+1.65V+Nb−(5/7)S・・・(1)
上記の式(1)式におけるC、Si、Mn、Cr、V、NbおよびSは、その元素の質量%での含有量を意味する。
% By mass
C: 0.20 to 0.45%,
Si: 0.90% or less,
Mn: more than 1.00% and 1.90% or less,
P: 0.050% or less,
S: 0.010 to 0.10%,
Cr: 0.10 to 0.60%,
Ti: 0.0016 to 0.0080%,
Nb: 0.005 to 0.050%,
N: 0.0050 to 0.0250%,
Al: 0.010-0.080%, and O: 0.0050% or less, and fn represented by the following formula (1) is in the range of 0.50-1.00, The balance has a chemical composition composed of Fe and impurities, and more than 10 TiNs having a length of 0.005 to 0.100 μm are deposited in an area of 100 μm 2 . Rolled steel.
fn = C + (1/10) Si + (1/5) Mn + (5/22) Cr + 1.65V + Nb− (5/7) S (1)
C, Si, Mn, Cr, V, Nb and S in the above formula (1) mean the content of the element in mass%.
Feの一部に代えて、質量%で、V:0.05%未満を含有することを特徴とする請求項1に記載の熱間鍛造用圧延鋼材。   The rolled steel material for hot forging according to claim 1, wherein, instead of a part of Fe, the material contains V: less than 0.05% by mass%. 請求項1または2に記載の化学組成を有する鋳片を、1100℃以上の温度域で30min以上加熱し、かつ下記の式(2)を満たす条件で棒鋼に圧延することを特徴とする熱間鍛造用圧延鋼材の製造方法。
Y=(T1+273)×log(t1+t2 T(2))≦6.7×103・・・(2)
式(2)におけるTは加熱温度(℃)、tは加熱保持時間(s)、添え字1は分塊圧延工程、添え字2は棒鋼圧延工程を表し、T(2)=(T2+273)/(T1+273)を意味する。
A hot slab characterized by heating a slab having the chemical composition according to claim 1 or 2 in a temperature range of 1100 ° C. or higher for 30 minutes or more and rolling it into a steel bar under a condition satisfying the following formula (2): A method for producing rolled steel for forging.
Y = (T 1 +273) × log (t 1 + t 2 T (2) ) ≦ 6.7 × 10 3 (2)
In the formula (2), T is the heating temperature (° C.), t is the heating holding time (s), the subscript 1 is the block rolling process, the subscript 2 is the bar rolling process, and T (2) = (T 2 +273 ) / (T 1 +273).
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