JP5892297B2 - 時効硬化性鋼 - Google Patents
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Description
4C+Mn+0.7Cr+0.6Mo−0.2V≧2.5、
C≧Mo/16+V/5.7、
V+0.15Mo≧0.4
を満たす関係が成立しており、圧延、鍛造、または溶体化処理後に、温度800℃から300℃の間は0.05〜10℃/秒の平均冷却速度で冷却され、時効処理前においては、ベイナイト組織の面積率が50%以上で、かつ硬さは40HRC以下であり、時効処理によって、硬さが時効処理前の硬さよりも7HRC以上高くなることを特徴とする「時効硬化鋼」が開示されている。
13[C]+8[Si]+10[Mn]+3[Cu]+3[Ni]+22[Mo]+11[V]≦30、
5[C]+[Si]+2[Mn]+3[Cr]+2[Mo]+4[V]≦7.3、
2.4≦0.3[C]+1.1[Mn]+0.2[Cu]+0.2[Ni]+1.2[Cr]+1.1[Mo]+0.2[V]≦3.1、
2.5≦[C]+[Si]+4[Mo]+9[V]、
[C]≧[Mo]/16+[V]/3
を満たすことを特徴とする「ベイナイト鋼」が開示されている。
残部がFeおよび不純物とからなり、
不純物中のP、TiおよびNが、P:0.03%以下、Ti:0.005%未満およびN:0.0080%未満であり、
さらに、下記の、(1)式で表わされるF1が0.68以上、(2)式で表わされるF2が1.05以下、かつ(3)式で表わされるF3が0.12以上である化学組成を有し、
面積率で70%以上がベイナイトである組織を有する、時効硬化性鋼。
F1=C+0.3Mn+0.25Cr+0.6Mo・・・・・(1)
F2=C+0.1Si+0.2Mn+0.15Cr+0.35V+0.2Mo・・・(2)
F3=−4.5C+Mn+Cr−3.5V−0.8Mo・・・・・(3)
上記の(1)〜(3)式中の元素記号は、その元素の質量%での含有量を意味する。
〈1〉Mo:0.05〜1.0%
〈2〉Cu:0.1〜0.3%およびNi:0.1〜0.3%、ならびに
〈3〉Ca:0.0005〜0.005%およびBi:0.03〜0.4%
Cは、本発明において重要な元素である。Cは、Vと結合して炭化物を形成し、鋼を強化する。しかしながら、Cの含有量が0.05%未満では、Vの炭化物が析出し難くなるため、所望の強化効果が得られない。一方、Cの含有量が多くなりすぎると、VやMoと結合しないCがFeと炭化物(セメンタイト)を形成する量が増えるため、靱性を劣化させてしまう。したがって、Cの含有量を0.05〜0.20%とした。Cの含有量は、0.08%以上とすることが好ましく、0.10%以上とすることが一層好ましい。また、Cの含有量は0.18%以下とすることが好ましく、0.16%以下とすることが一層好ましい。
Siは、製鋼時の脱酸元素として有用であると同時に、マトリックスに固溶して鋼の強度を向上させる作用を有する。これらの効果を十分に得るためには、Siは0.01%以上の含有量とする必要がある。しかしながら、Siの含有量が過剰になると、鋼の熱間加工性を低下させ、時効処理前の硬さが高くなる。したがって、Siの含有量を0.01〜0.50%とした。Siの含有量は、0.06%以上とすることが好ましい。また、Siの含有量は、0.45%以下とすることが好ましく、0.35%を下回ることが一層好ましい。
Mnは、焼入れ性を向上させ、組織の主相をベイナイトにする効果を持つ。さらに、ベイナイト変態温度を低下させることで、ベイナイト組織を微細化させてマトリックスの靱性を高める効果も持つ。また、Mnは、鋼中でMnSを形成して切削時の切り屑処理性を向上させる作用を有する。これらの効果を十分に得るためには、Mnは少なくとも1.5%の含有量とする必要がある。しかしながら、Mnは鋼の凝固時に偏析しやすい元素であるため、含有量が多くなりすぎると、熱間鍛造後の部品内の硬さのバラツキが大きくなることを避けられない。したがって、Mnの含有量を1.5〜2.5%とした。Mnの含有量は、1.6%以上とすることが好ましく、1.7%以上とすることが一層好ましい。また、Mnの含有量は、2.3%以下とすることが好ましく、2.1%以下とすることが一層好ましい。
Sは、鋼中でMnと結合してMnSを形成し、切削時の切り屑処理性を向上させるので、0.005%以上含有させる必要がある。しかしながら、Sの含有量が多くなると、粗大なMnSが増加して靱性と疲労強度を劣化させ、特に、Sの含有量が0.08%を超えると、靱性と疲労強度の低下が著しくなる。したがって、Sの含有量を0.005〜0.08%とした。Sの含有量は、0.01%以上とすることが好ましい。また、Sの含有量は、0.05%以下とすることが好ましく、0.03%以下とすることが一層好ましい。
Crは、Mnと同様に焼入れ性を高め、組織の主相をベイナイトにする効果を持つ。さらに、ベイナイト変態温度を低下させることで、ベイナイト組織を微細化させて母材の靱性を高める効果も持つため、0.50%を超えて含有させる必要がある。しかしながら、Crの含有量が1.60%を超えると、焼入れ性が大きくなって、部品の大きさや部位によっては時効処理前の硬さが310HVを超えることがある。したがって、Crの含有量を0.50%を超えて1.6%以下とした。Crの含有量は、0.6%以上とすることが好ましく、1.0%よりも高くすることが一層好ましい。また、Crの含有量は、1.3%以下とすることが好ましい。
Alは脱酸作用を有する元素であり、この効果を得るために0.005%以上の含有量とする必要がある。しかし、Alを過剰に含有すると、粗大な酸化物が生成するようになり、靱性が低下する。したがって、Alの含有量を0.005〜0.05%とした。Alの含有量は、0.04%以下とすることが好ましい。
Vは、本発明の鋼における最も重要な元素である。Vは、時効処理の際にCと結合して微細な炭化物を形成することで、疲労強度を高める作用がある。また、鋼中にMoを含有した場合、Vには、時効処理によって、Moと複合して析出し、時効硬化能を一層高める効果もある。これらの効果を十分に得るためには、Vは0.25%以上の含有量とする必要がある。しかしながら、Vの含有量が過剰になると、熱間鍛造時の加熱においても未固溶の炭窒化物が残りやすくなって靱性の低下を招く。しかも、Vの含有量が過剰になると時効処理前の硬さが高くなってしまう場合がある。したがって、Vの含有量を0.25〜0.50%とした。Vの含有量は、0.45%を下回ることが好ましく、0.40%以下とすることが一層好ましい。また、Vの含有量は、0.27%以上とすることが好ましい。
MoはVと同様に、炭化物の析出温度が比較的低く、時効硬化に活用しやすい元素である。Moは、焼入れ性を高め、熱間鍛造後の組織の主相をベイナイトとするとともに、その面積率を大きくする作用を有する。Moは、0.25%以上のVを含有する鋼において、Vと複合的に炭化物を形成して、時効硬化能を大きくする作用も有する。このため、必要に応じてMoを含有させてもよい。しかしながら、Moは非常に高価な元素であるため、含有量が多くなると鋼の製造コストが増大し、さらには靱性も低下する。したがって、含有させる場合には、その量を1.0%以下とした。Moの含有量は、0.50%以下とすることが好ましく、0.40%以下とすることが一層好ましく、0.30%を下回ることがより一層好ましい。
Cuは、疲労強度を向上させる作用を有する。このため、必要に応じてCuを含有させてもよい。しかしながら、Cuの含有量が多くなると、熱間加工性が低下する。したがって、Cuを含有させる場合には、その量を0.3%以下とした。Cuの含有量は、0.25%以下とすることが好ましい。
Niは、疲労強度を向上させる作用を有する。さらに、Niは、Cuによる熱間加工性の低下を抑制する作用も有する。このため、必要に応じてNiを含有させてもよい。しかしながら、Niの含有量が多くなると、コストが嵩むことに加えて上記の効果も飽和する。したがって、Niを含有させる場合には、その量を0.3%以下とした。Niの含有量は、0.25%以下とすることが好ましい。
Caは、工具寿命を長寿命化する作用を有する。このため、必要に応じてCaを含有させてもよい。しかしながら、Caの含有量が多くなると、粗大な酸化物を形成し、靱性を劣化させる。したがって、Caを含有させる場合には、その量を0.005%以下とした。Caの含有量は、0.0035%以下とすることが好ましい。
Biは、切削抵抗を低下させて工具寿命を長寿命化させる作用を有する。このため、必要に応じてBiを含有させてもよい。しかしながら、Biの含有量が多くなると、熱間加工性の低下をきたす。したがって、Biを含有させる場合には、その量を0.4%以下とした。Biの含有量は、0.3%以下とすることが好ましい。
Pは、不純物として含有され、本発明において好ましくない元素である。すなわち、Pは、粒界に偏析することで靱性を低下させる。したがって、Pの含有量を0.03%以下とした。Pの含有量は、0.025%以下とすることが好ましい。
Tiは、不純物として含有され、本発明において特に好ましくない元素である。すなわち、Tiは、Nおよび/またはCと結合することで、TiNおよび/またはTiCを形成して靱性の低下を招き、特にその含有量が0.005%以上になると、大きく靱性を劣化させる。したがって、Tiの含有量を0.005%未満とした。良好な靱性を確保するためには、Tiの含有量は、0.0035%以下とすることが好ましい。
Nは、不純物として含有され、本発明においては、Vを窒化物として固定してしまう好ましくない元素である。すなわち、窒化物として析出したVは時効硬化に寄与しなくなるため、窒化物の析出を抑制するために、Nの含有量は低くしなければならない。そのためには、Nの含有量は0.0080%未満とする必要がある。Nの含有量は、0.0070%以下とすることが好ましく、0.0060%未満とすることが一層好ましい。
本発明の時効硬化性鋼は、
F1=C+0.3Mn+0.25Cr+0.6Mo・・・・・(1)
で表されるF1が、0.68以上でなければならない。
本発明の時効硬化性鋼は、
F2=C+0.1Si+0.2Mn+0.15Cr+0.35V+0.2Mo・・・・・(2)
で表されるF2が、1.05以下でなければならない。
本発明の時効硬化性鋼は、
F3=−4.5C+Mn+Cr−3.5V−0.8Mo・・・・・(3)
で表されるF3が、0.12以上でなければならない。
Claims (4)
- 質量%で、C:0.05〜0.20%、Si:0.01〜0.50%、Mn:1.6〜2.5%、S:0.005〜0.08%、Cr:0.50%超〜1.6%、Al:0.005〜0.05%、V:0.25〜0.50%、Mo:0〜1.0%、Cu:0〜0.3%、Ni:0〜0.3%、Ca:0〜0.005%およびBi:0〜0.4%と、
残部がFeおよび不純物とからなり、
不純物中のP、TiおよびNが、P:0.03%以下、Ti:0.005%未満およびN:0.0080%未満であり、
さらに、下記の、(1)式で表わされるF1が0.68以上、(2)式で表わされるF2が1.05以下、かつ(3)式で表わされるF3が0.12以上である化学組成を有し、
面積率で70%以上がベイナイトである組織を有する、時効硬化性鋼。
F1=C+0.3Mn+0.25Cr+0.6Mo・・・・・(1)
F2=C+0.1Si+0.2Mn+0.15Cr+0.35V+0.2Mo・・・(2)
F3=−4.5C+Mn+Cr−3.5V−0.8Mo・・・・・(3)
上記の(1)〜(3)式中の元素記号は、その元素の質量%での含有量を意味する。 - 化学組成が、質量%で、下記の〈1〉〜〈3〉に示される元素から選択される1種以上を含有する、請求項1に記載の時効硬化性鋼。
〈1〉Mo:0.05〜1.0%
〈2〉Cu:0.1〜0.3%およびNi:0.1〜0.3%、ならびに
〈3〉Ca:0.0005〜0.005%およびBi:0.03〜0.4% - 硬さが310HV以下である、請求項1または2に記載の時効硬化性鋼。
- 化学組成が、質量%で、Cr:1.0超〜1.6%を含有する、請求項1から3までのいずれかに記載の時効硬化性鋼。
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CN108588580A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-09-28 | 北京交通大学 | 一种高纯净贝氏体钢、包含其的车轮及制造方法 |
CN108914016A (zh) * | 2018-08-10 | 2018-11-30 | 武汉钢铁集团鄂城钢铁有限责任公司 | 一种中温临氢压力容器用钢板及其制造方法 |
CN110257713A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-09-20 | 内蒙古科技大学 | 一种低碳时效钢及其制备方法 |
WO2021117243A1 (ja) * | 2019-12-13 | 2021-06-17 | 日本製鉄株式会社 | 時効硬化用鋼、鋼及び機械部品 |
CN113005363B (zh) * | 2021-01-29 | 2022-07-05 | 洛阳中重铸锻有限责任公司 | 600℃测试温度屈服强度大于700MPa的低合金耐热钢的热处理方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004169055A (ja) * | 2002-11-15 | 2004-06-17 | Aichi Steel Works Ltd | 被削性に優れた時効硬化型高強度ベイナイト鋼部品およびその製造方法 |
JP2006037177A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Daido Steel Co Ltd | 時効硬化鋼 |
JP2011236452A (ja) * | 2010-05-07 | 2011-11-24 | Daido Steel Co Ltd | ベイナイト鋼 |
JP2012177167A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-13 | Jfe Steel Corp | 軟窒化処理用鋼板およびその製造方法 |
JP2012193416A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 時効硬化性鋼および機械部品の製造方法 |
WO2012161323A1 (ja) * | 2011-05-26 | 2012-11-29 | 新日鐵住金株式会社 | 機械構造用鋼部品およびその製造方法 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04154936A (ja) * | 1990-10-16 | 1992-05-27 | Aichi Steel Works Ltd | 析出硬化型窒化用鋼 |
TW302397B (ja) * | 1993-04-26 | 1997-04-11 | Nippon Steel Corp | |
CN1163942A (zh) * | 1996-02-08 | 1997-11-05 | 阿斯克迈塔尔公司 | 制造锻件用钢及锻件制造方法 |
JP3900690B2 (ja) * | 1998-06-26 | 2007-04-04 | 愛知製鋼株式会社 | 時効硬化型高強度ベイナイト鋼およびその製造方法 |
CA2297291C (en) * | 1999-02-09 | 2008-08-05 | Kawasaki Steel Corporation | High tensile strength hot-rolled steel sheet and method of producing the same |
JP4524850B2 (ja) * | 2000-04-27 | 2010-08-18 | Jfeスチール株式会社 | 延性および歪時効硬化特性に優れた高張力冷延鋼板および高張力冷延鋼板の製造方法 |
FR2847908B1 (fr) * | 2002-12-03 | 2006-10-20 | Ascometal Sa | Piece en acier bainitique, refroidie et revenue, et son procede de fabrication. |
FR2847910B1 (fr) * | 2002-12-03 | 2006-06-02 | Ascometal Sa | Procede de fabrication d'une piece forgee en acier et piece ainsi obtenue. |
JP5251089B2 (ja) * | 2006-12-04 | 2013-07-31 | 新日鐵住金株式会社 | 低温靱性に優れた高強度厚肉ラインパイプ用溶接鋼管及びその製造方法 |
ES2672070T3 (es) * | 2008-11-19 | 2018-06-12 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Chapa de acero y chapa de acero tratada superficialmente |
WO2010090238A1 (ja) | 2009-02-04 | 2010-08-12 | 住友金属工業株式会社 | 時効硬化性鋼および機械部品の製造方法 |
JP5343923B2 (ja) | 2010-05-18 | 2013-11-13 | 新日鐵住金株式会社 | 時効硬化性鋼および機械部品の製造方法 |
CN103003459B (zh) * | 2010-11-17 | 2014-09-03 | 新日铁住金株式会社 | 氮化用钢及氮化处理部件 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004169055A (ja) * | 2002-11-15 | 2004-06-17 | Aichi Steel Works Ltd | 被削性に優れた時効硬化型高強度ベイナイト鋼部品およびその製造方法 |
JP2006037177A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Daido Steel Co Ltd | 時効硬化鋼 |
JP2011236452A (ja) * | 2010-05-07 | 2011-11-24 | Daido Steel Co Ltd | ベイナイト鋼 |
JP2012177167A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-13 | Jfe Steel Corp | 軟窒化処理用鋼板およびその製造方法 |
JP2012193416A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 時効硬化性鋼および機械部品の製造方法 |
WO2012161323A1 (ja) * | 2011-05-26 | 2012-11-29 | 新日鐵住金株式会社 | 機械構造用鋼部品およびその製造方法 |
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