JP6625657B2 - 高強度特性を有するベイナイト系構造を有する部品および製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、明示する特性を得るために焼入れおよび焼戻し操作を行う必要がないように、熱間成形操作を可能にする良好な熱延性および焼入れ性を同時に示す鋼から得られる、機械加工可能であると共に高強度特性を有する製造部品を対象とする。
本発明は、より詳細には部品であって、部品の形状または複雑さにかかわらず、１１００ＭＰａ以上の機械的強度を７００ＭＰａ以上の弾性限界、１２以上の破断伸びＡおよび３０％を超える破断時収縮Ｚを共に示す部品に関する。
本発明の文脈において、「部品」という用語は、熱間成形、例えば後続の部分もしくは全体の再加熱、加熱もしくは熱化学処理を伴うもしくは伴わない圧延、もしく鍛造および／または材料の除去を伴うもしくは伴わない、または溶接などによる材料の添加さえ伴う形成によって得られる、あらゆる形状の棒、ワイヤまたは複合部品を意味する。
「熱間成形」という用語は、鋼の結晶構造が主にオーステナイトであるような材料の温度で行われる操作によって製品の初期形態を改質する、鋼を熱間成形するいずれの方法も意味する。
自動車の安全要件の高まりや燃料価格の高騰と相まった、温室効果ガスの削減に対する高い需要により、電動化陸上車メーカーは、高い機械的強度を示す材料を求めるようになった。これにより、機械的強度の性能を維持または向上させながらこれらの部品の重量を低減することができる。
非常に良好な機械的特性を得るための従来の鋼の解決策は、長い間存在している。これらの解決策は、ＡＣ１よりも高い温度でオーステナイト化型熱処理と組合せた、より多いまたは少ない量の元素を合金化すること、続いて油型、ポリマー型またはさらに水型の流体中で焼入れすること、および一般に、Ａｒ３未満の温度で焼入れすることを含む。これらの鋼および要求される特性を得るために必要な処理に伴う幾つかの欠点には、経済的性質（合金のコスト、熱処理のコスト）、環境的性質（再オーステナイト化のために費やされ、焼入れ、焼入れ浴処理によって分散されるエネルギー）または幾何学的性質（複雑な部品の形成）が挙げられる場合がある。これに関連して、熱間成形の直後に比較的高い強度を得られる鋼は、ますます重要性が増していると考えられる。時間の経過とともに、例えば種々の炭素含有量を有するフェライト−パーライト構造を有するマイクロ合金鋼などの、様々なレベルの機械的強度を与えて複数のレベルの強度をもたらす、複数の鋼群が提案されている。これらのマイクロ合金フェライト−パーライト鋼は、近年広く使用され、熱間成形直後に熱処理しないで複雑な部品を得るために、あらゆる種類の機械部品に非常によく使用されている。これらの鋼は、高度に効果的であるものの、今やこれらの限界に達しつつあるのは、設計者が７００ＭＰａの弾性限界および１１００ＭＰａの機械的強度を超える機械的特性を要求し、上述の従来の解決策に回帰することが多いためである。
さらに、部品の厚さおよび形状によっては、特に微細構造に影響を与える冷却速度の不均一性のために、満足できる均質な特性を確保することは困難である場合がある。
フェライト−パーライトマトリックスを有するマイクロ合金鋼の経済的利点および環境的利点を維持しつつ、一層軽量化される自動車に対する需要を満たすためには、熱間成形操作の直後に得られる鋼が一層高強度である必要がある。しかし炭素鋼分野では、機械的強度の向上には、一般に延性の損失および被削性の損失が伴うことが知られている。さらに、電動化陸上車メーカーは、高レベルの機械的強度、疲労強度、靭性、成形性および被削性を示す鋼を必要とし、一層複雑な部品を指定している。
鍛造部品を製造する方法が記載されている特許ＥＰ０７８７８１２に見られるように、化学組成は、重量で、０．１％≦Ｃ≦０．４％；１％≦Ｍｎ≦１．８％；１．２％≦Ｓｉ≦１．７％；０％≦Ｎｉ≦１％；０％≦Ｃｒ≦１．２％；０％≦Ｍｏ≦０．３％；０％≦Ｖ≦０．３％；Ｃｕ≦０．３５％、場合により０．００５％から０．０６％のアルミニウム、場合により０．０００５％から０．０１％の間で含まれる含有量のホウ素、場合により０．００５％から０．０３％の間のチタン、場合により０．００５％から０．０６％の間のニオブ、場合により０．００５％から０．１％の間の硫黄、場合により０．００６％以下のカルシウム、場合により０．０３％以下のテルル、場合により０．０５％以下のセレン、場合により０．０５％以下のビスマス、場合により０．１％以下の鉛を含み、残部が、鉄および製造方法から生じる不純物である。この方法は、鋼が完全にオーステナイトである温度から、Ｍｓ＋１００Ｄ℃とＭｓ−２０℃の間の温度Ｔｍまで、０．５℃／ｓを超える冷却速度Ｖｒで冷却し、続いて、ＴｍとＴｆの間に形成された、少なくとも１５％、好ましくは少なくとも３０％のベイナイトを含む構造を得るために、少なくとも２分間にわたって、Ｔｆ≧Ｔｍ−１００℃、好ましくはＴｆ≧Ｔｍ−６０℃である、ＴｍとＴｆの間で部品が維持される熱焼戻し処理に、部品を供することが含まれる。この技術は、生産性に不利益な複数の処理工程を必要とするものである。
しかし、特許出願ＥＰ１２０１７７４が公知であり、該発明の目的は、焼入れ焼戻し法で得られた弾性限界を超える弾性限界を得るために、焼入れ焼戻し法を用いることなく、微細フェライト−パーライト組織の衝撃荷重に供した製品の金属組織を改質することにより、被削性を向上させるように行われる鍛造方法を提供することである。得られた引張強度（Ｒｍ）は、焼入れおよび焼戻し法で得られたものよりも小さい。この方法はまた、製造方法をより複雑にする多数の処理工程を必要とするという欠点も有する。さらに、化学組成の特定の元素が存在しないと、溶接性、被削性またはさらに靭性の不利益な影響のために、鍛造部品を含む用途に適さない化学組成の使用につながるおそれがある。
本発明の目的は、上記の課題を解決することにある。本発明は、機械的強度および変形能力を同時に示し、熱間成形操作の実施を可能にする、高強度特性を有する熱間成形部品用の鋼を提供することを目的とする。本発明は、より詳細には、１１００ＭＰａ以上の機械的強度（即ち、３００Ｈｖ以上の硬度である）を有し、７００ＭＰａ以上の弾性限界を有し、１２％以上の破断伸びを有し、破断時収縮が３０％を超える鋼に関する。本発明はまた、堅牢な方法で、即ち製造パラメータの関数としての特性の大きな変化を伴わずに製造することができ、製造中に生産性を損なわずに市販の工具によって機械加工できる鋼を提供することを目的とする。
この目的のために、本発明の目的は、請求項１から１２に記載の部品および請求項１３に記載の部品を製造する方法である。
本発明の他の特徴および利点は、以下の説明の過程において、非限定的な例として記載される。
本発明の文脈において、化学組成は重量パーセントで次の通りでなければならない：
炭素含有量は、０．１０％から０．３０％の間である。炭素含有量が０．１０重量％未満であると、初析フェライトが生成するおそれがあり、得られる機械的強度が不十分である。炭素含有量が０．３０％を上回ると溶接性が一層低下するのは、熱影響部（Ｈｅａｔ Ａｆｆｅｃｔｅｄ Ｚｏｎｅ、ＨＡＺ）または溶融部において、低靭性の微細構造が形成されるためである。この範囲内では、溶接性は良好であり、且つ機械的特性は安定であって、本発明の目的に合致している。好ましい実施形態により、炭素含有量は、０．１５％から０．２７％の間、好ましくは０．１７％から０．２５％の間である。
炭素含有量は、０．１０％から０．３０％の間である。炭素含有量が０．１０重量％未満であると、初析フェライトが生成するおそれがあり、得られる機械的強度が不十分である。炭素含有量が０．３０％を上回ると溶接性が一層低下するのは、熱影響部（Ｈｅａｔ Ａｆｆｅｃｔｅｄ Ｚｏｎｅ、ＨＡＺ）または溶融部において、低靭性の微細構造が形成されるためである。この範囲内では、溶接性は良好であり、且つ機械的特性は安定であって、本発明の目的に合致している。好ましい実施形態により、炭素含有量は、０．１５％から０．２７％の間、好ましくは０．１７％から０．２５％の間である。
マンガン含有量は、１．６％から２．１％の間であり、好ましくは１．７％から２．０％の間である。マンガンは固溶体における置換の硬化元素である。オーステナイトを安定化させ、変態温度Ａｃ３を低下させる。従ってマンガンは、機械的強度の向上に寄与する。所望の機械的特性を得るためには、１．６重量％の最小含有量が必要である。しかし、マンガン含有量が２．１％を上回ると、そのガンマ生成特性は、最終冷却中に起こるベイナイト変態速度の著しい低下につながり、そして、ベイナイトの割合は、７００ＭＰａ以上の降伏強度を達成するには不十分となる。これにより、ベイナイトの割合を低下させるリスクを上げずに、従って弾性限界を低下させることもなく、また本発明による鋼の溶接性に不利益である溶接合金の焼入れ性を上昇させることもなく、良好な機械的強度が加えられる。
クロム含有量は、０．５％から１．７％、の間、好ましくは１．０％から１．５％の間でなければならない。この元素によって、初期の完全オーステナイト組織からの冷却中のフェライト生成の制御が可能になるのは、大量のフェライトによって本発明の鋼に要求される機械的強度が低下されるためである。この元素によって、ベイナイト微細構造を硬化および微細化することもでき、このことにより０．５％の最小含有量が必要な理由が説明される。しかし、この元素はベイナイト変態速度を著しく低下させるため、クロム含有量含有量が１．７％を超えると、７００ＭＰａ以上の弾性限界を達成するには、ベイナイトの割合が不十分な場合がある。好ましくは、クロム含有量の範囲は、ベイナイト微細構造を微細化するために、１．０％から１．５％の間で選択される。
ケイ素［含有量］は０．５％から１．０％の間でなければならない。この範囲内では、ベイナイト変態の間に炭化物の析出をかなり遅延させるケイ素の添加によって、残留オーステナイトを安定化させることができる。この安定化は、本発明のベイナイトが本質的に炭化物を含まないことを指摘した発明者によって確証された。この安定化は、セメンタイト中のケイ素の溶解度がきわめて低く、この元素がオーステナイト中での炭素の活量を上昇させるためである。このため、セメンタイトの形成の前に、界面でＳｉが排出される工程を行う。このため、オーステナイト中の炭素を高濃度化することは、この第１の実施形態による鋼での周囲温度におけるオーステナイトの安定化につながる。その後、例えば加工硬化型または疲労型の成形または機械的応力によって２００℃未満の温度にて外部応力を印加すると、このオーステナイトの一部のマルテンサイトへの変態が生じることがある。この変態は弾性限界の上昇をもたらす。オーステナイトに対する安定化効果を得て、炭化物形成を遅延させるためには、最小ケイ素含有量を０．５重量％に設定する必要がある。さらに、ケイ素が０．５％未満である場合、弾性限界は、要求される最小値７００ＭＰａを下回ることに留意する。さらに、１．０％を超える量のケイ素を添加すると、過剰な残留オーステナイトが生じ、これが弾性限界を低下させる。好ましくは、上記の効果を最適化するために、ケイ素含有量は、０．７５％から０．９％の間となる。
ニオブ［含有量」は０．０６５％から０．１５％の間でなければならない。ニオブは、炭素および／または窒素との硬化析出物を形成するマイクロ合金元素である。ニオブによって、本発明に存在するホウ素およびモリブデンなどのマイクロ合金元素との相乗作用で、ベイナイト変態を遅延することも可能となる。それにもかかわらず、ニオブ含有量は、亀裂開始部位であり得る大規模な析出物の形成だけでなく、窒化物の考えられる粒界析出に伴う高温での延性の損失に関連する問題も回避するために、０．１５％に制限しなければならない。さらに、ニオブ含有量は、チタンと組合せた場合には、冷却速度に対する最終機械的特性、即ち感受性の低下に対する安定化効果が得られるため、０．０６５％以上でなければならない。実際に、チタンと混合された炭窒化物は比較的高温で形成され、安定したままであるため、高温での粒子の異常な成長が防止されるか、またはオーステナイト粒の十分に実質的な微細化さえも可能となる。好ましくは、上記の効果を最適化するために、最大Ｎｂ含有量は、０．０６５％から０．１１０％の範囲にある。
チタン含有量は、０．０１０％＜Ｔｉ＜０．１％でなければならない。０．１％の最大含有量が容認され、これを上回ると、チタンは費用を押し上げ、耐疲労性および被削性に不利益な析出物が生成することになる。オーステナイト粒のサイズを制御し、ホウ素を窒素から保護するためには、０．０１０％の最小含有量が必要である。好ましくは、チタン含有量の範囲は、０．０２０％から０．０３％の間で選択される。
ホウ素含有量は、１０ｐｐｍ（０．００１０％）から５０ｐｐｍ（０．００５０％）の間でなければならない。この元素によって、初期の完全オーステナイト組織からの冷却中のフェライト生成の制御が可能になるのは、この高濃度のフェライトが本発明の対象となる機械的強度および弾性限界を低下させるためである。これは焼入れ元素である。自然冷却中に、フェライト形成を防止するためには、ホウ素は１０ｐｐｍの最小含有量が必要であって、自然冷却は本発明の対象となる種類の部品では、一般に２℃／s未満である。しかし、ホウ素が５０ｐｐｍを超えると、延性に不利益であり得るホウ化鉄の形成を引き起こすことになる。好ましくは、ホウ素含有量の範囲は、上記効果を最適化するためには、２０ｐｐｍから３０ｐｐｍの間で選択される。
窒素含有量は、１０ｐｐｍ（０．００１０％）から１３０ｐｐｍ（０．０１３０％）の間でなければならない。上記の炭窒化物を形成するには、窒素は１０ｐｐｍの最小含有量が必要である。しかし、窒素が１３０ｐｐｍを超えると、ベイナイト系フェライトの過剰な硬化を引き起こす場合があって、完成部品の弾性を低下させるおそれがある。好ましくは、上記の効果を最適化するためには、窒素含有量の範囲は５０ｐｐｍから１２０ｐｐｍの間で選択される。
アルミニウム含有量は、０．０５０％以下、好ましくは０．０４０％以下、またはさらに０．０２０％以下でなければならない。好ましくは、Ａｌ含有量は、０．００３％≦Ａｌ≦０．０１５％である。アルミニウムは、その含有量を制限することが望ましい残留元素である。高濃度アルミニウムは、耐火物の腐食を増大させ、そして鋼鋳造中にノズルの目詰まりを引き起こすと考えられる。さらに、アルミニウムは負偏析してマクロ偏析につながることがある。アルミニウムは過剰な量では、連続鋳造中の熱間延性を低下させ、欠陥のリスクを上昇させることがある。鋳造条件を徹底して監視しないと、ミクロ型およびマクロ型の偏析欠陥により、鍛造部品に最終的に偏析が生じる。この帯状構造は、材料の成形性に不利益であり得る種々の硬度を有する交互ベイナイト帯を含む。
モリブデン含有量は、１．０％以下、好ましくは０．５％以下でなければならない。好ましくは、モリブデン含有量の範囲は、０．０３％から０．１５％の間で選択される。モリブデンの存在は、ホウ素およびニオブとの相乗作用によってベイナイトの形成に有利に働く。このため、粒界に初析フェライトが存在しないようになる。モリブデン含有量が１．０％濃度を超えると、マルテンサイトの出現に有利に働き、望ましくない。
ニッケル含有量は、１．０％以下でなければならない。１．０％の最大濃度のニッケルを容認して、これを上回ると、ニッケルが、提案された解決策の費用を押し上げることになり、経済的な観点からニッケルの実現可能性が低下する可能性がある。好ましくは、ニッケル含有量の範囲は、０％から０．５５％の間で選択される。
バナジウム含有量は、０．３％以下でなければならない。０．３％の最大含有量が容認され、これを上回ると、バナジウムが、解決策の費用を押し上げて、弾性に影響が及ぶ。好ましくは、本発明において、バナジウム含有量の範囲は、０％から０．２％の間で選択される。
硫黄［含有量］は、所望の被削性に応じて様々な濃度であり得る。硫黄は、絶対ゼロの値まで低減できない残留元素であるため、常に少量存在するが、自発的に追加してもよい。所望の疲労特性が非常に高い場合には、硫黄濃度がより低いことが望ましい。一般に、その目標は、０．０１５％から０．０４％の間であり、被削性を改善するためには、最大０．１％まで添加可能であることが理解されている。または、テルル、セレン、鉛およびビスマスの中から選択される１種以上の元素を、各元素に対して０．１％以下の量で硫黄と組合せて添加することも可能である。
リン［含有量］は、０．０５０％以下、好ましくは０．０２５％以下でなければならない。リンは、固溶体中で固化する元素であるが、特にリンが粒界にて偏析する傾向があり、且つマンガンと共偏析する傾向があるために、溶接性および熱延性がかなり低下する。これらの理由から、リンの含有量を０．０２５％に制限し、良好な溶接性を得なければならない。
銅含有量は、０．５％以下でなければならない。最大量は０．５％の最大量が容認されるのは、この濃度を上回ると、銅によって製品の成形能が低下することがあるためである。
組成の残部には、鉄および製造方法から生じる不可避不純物（例えば、ヒ素またはスズなど）が含まれる。
好ましい実施形態において、本発明による化学組成は、単独でまたは併用されて、以下の条件：
０．１≦Ｓ１≦０．４
および
０．５≦Ｓ２≦１，８
０．７≦Ｓ３≦１，６
０．３≦Ｓ４≦１，５
ここで
Ｓ１＝Ｎｂ＋Ｖ＋Ｍｏ＋Ｔｉ＋Ａｌ
Ｓ２＝Ｃ＋Ｎ＋Ｃｒ／２＋（Ｓ１）／６＋（Ｓｉ＋Ｍｎ−４＊Ｓ）／１０＋Ｎｉ／２０
Ｓ３＝Ｓ２＋１／３ｘＶｒ６００
Ｓ４＝Ｓ３−Ｖｒ４００
を満足し得て、式中、元素の濃度は重量パーセントで表され、冷却速度であるＶｒ４００およびＶｒ６００は、℃／ｓで表される。Ｖｒ４００は、４２０℃から３８０℃の間の温度範囲における冷却速度を表す。Ｖｒ６００は、６２０℃から５８０℃の間の温度範囲における冷却速度を表す。
０．１≦Ｓ１≦０．４
および
０．５≦Ｓ２≦１，８
０．７≦Ｓ３≦１，６
０．３≦Ｓ４≦１，５
ここで
Ｓ１＝Ｎｂ＋Ｖ＋Ｍｏ＋Ｔｉ＋Ａｌ
Ｓ２＝Ｃ＋Ｎ＋Ｃｒ／２＋（Ｓ１）／６＋（Ｓｉ＋Ｍｎ−４＊Ｓ）／１０＋Ｎｉ／２０
Ｓ３＝Ｓ２＋１／３ｘＶｒ６００
Ｓ４＝Ｓ３−Ｖｒ４００
を満足し得て、式中、元素の濃度は重量パーセントで表され、冷却速度であるＶｒ４００およびＶｒ６００は、℃／ｓで表される。Ｖｒ４００は、４２０℃から３８０℃の間の温度範囲における冷却速度を表す。Ｖｒ６００は、６２０℃から５８０℃の間の温度範囲における冷却速度を表す。
以下に記載する試験で説明されるように、基準Ｓ１は、一般に冷却中の変化の関数として、特にＶｒ６００の変化の関数として、機械的特性の堅牢性と相関している。このため本基準の値の範囲を考慮すると、製造条件に対して［鋼］等級の感受性を非常に低くすることが可能となる。好ましい実施形態では、０．２００≦Ｓ１≦０．４であるため、堅牢性をさらに改善することができる。
しかし、基準Ｓ２からＳ４は、本発明による等級に対して主に７０％を超えるベイナイトの構造を得ることと相関し、これにより目標の機械的特性を確実に実現することができる。
本発明により、鋼の微細構造は、最終冷却後の表面の割合で以下を含有し得る：
７０％から１００％の間の濃度のベイナイト。本発明の文脈において、「ベイナイト」という用語は、炭化物の表面上で５％未満を含むベイナイトを意味し、ラス間層はオーステナイトである。
７０％から１００％の間の濃度のベイナイト。本発明の文脈において、「ベイナイト」という用語は、炭化物の表面上で５％未満を含むベイナイトを意味し、ラス間層はオーステナイトである。
３０％以下のレベルの残留オーステナイト
５％未満の濃度のフェライト。特に、フェライトレベルが５％を超える場合、本発明による鋼は、目標とする１１００ＭＰａ未満の機械的強度を示す。
５％未満の濃度のフェライト。特に、フェライトレベルが５％を超える場合、本発明による鋼は、目標とする１１００ＭＰａ未満の機械的強度を示す。
本発明による鋼は、以下に記載する方法によって製造することができる。
本発明による組成の鋼を、ブルーム、長方形、正方形もしくは円形の断面を有するビレットまたはインゴットの形態で準備し、次に
この鋼を、半製品の形態で、棒またはワイヤの形態へ圧延し、次に
半製品を、１１００℃から１３００℃の間の再加熱温度（Ｔｒｅｃｈ）にして再加熱した半製品を得て、次に
再加熱した半製品を、熱間成形の終了時の温度が８５０℃以上の条件で熱間成形して、熱間成形部品を得て、次に
前記熱間成形部品を、６２０℃から５８０℃の間の温度に達するまで、０．１０℃／ｓから１０℃／ｓの冷却速度Ｖｒ６００で冷却し、次に
前記部品を、４２０℃から３８０℃の間の温度まで４℃／ｓ未満の冷却速度Ｖｒ４００で冷却し、次に
部品を、０．３℃／ｓ以下の速度で３８０℃から３００℃の間の温度に冷却し、次に
部品を、４℃／ｓ以下の速度で周囲温度まで冷却し、次に、
場合により、前記熱間成形された部品を、３００℃から４５０℃の間の焼戻し温度で３０分から１２０分の間の時間にわたって、加熱焼戻し処理し、周囲温度まで冷却し、次に
部品の機械加工を行う。
本発明による組成の鋼を、ブルーム、長方形、正方形もしくは円形の断面を有するビレットまたはインゴットの形態で準備し、次に
この鋼を、半製品の形態で、棒またはワイヤの形態へ圧延し、次に
半製品を、１１００℃から１３００℃の間の再加熱温度（Ｔｒｅｃｈ）にして再加熱した半製品を得て、次に
再加熱した半製品を、熱間成形の終了時の温度が８５０℃以上の条件で熱間成形して、熱間成形部品を得て、次に
前記熱間成形部品を、６２０℃から５８０℃の間の温度に達するまで、０．１０℃／ｓから１０℃／ｓの冷却速度Ｖｒ６００で冷却し、次に
前記部品を、４２０℃から３８０℃の間の温度まで４℃／ｓ未満の冷却速度Ｖｒ４００で冷却し、次に
部品を、０．３℃／ｓ以下の速度で３８０℃から３００℃の間の温度に冷却し、次に
部品を、４℃／ｓ以下の速度で周囲温度まで冷却し、次に、
場合により、前記熱間成形された部品を、３００℃から４５０℃の間の焼戻し温度で３０分から１２０分の間の時間にわたって、加熱焼戻し処理し、周囲温度まで冷却し、次に
部品の機械加工を行う。
好ましい実施形態において、冷却後に非常に良好な特性が確実に得られるように、熱焼戻し処理を行う。
本発明をよりよく説明するために、３種類の等級について試験を行った。
試験
試験に用いた鋼の化学組成を表１に示す。これらの等級の再加熱温度は１２５０℃であった。熱間成形終了時の温度は１２２０℃であった。冷却速度Ｖｒ６００およびＶｒ４００を表２に示す。これらの部品を０．１５℃／ｓにて３８０℃から周囲温度まで冷却し、次いで機械加工を行った。試験の実施条件およびキャラクタリゼーションの測定結果を表２にまとめる。
試験に用いた鋼の化学組成を表１に示す。これらの等級の再加熱温度は１２５０℃であった。熱間成形終了時の温度は１２２０℃であった。冷却速度Ｖｒ６００およびＶｒ４００を表２に示す。これらの部品を０．１５℃／ｓにて３８０℃から周囲温度まで冷却し、次いで機械加工を行った。試験の実施条件およびキャラクタリゼーションの測定結果を表２にまとめる。
これらのテストの結果を４つの図にプロットする。図１は、等級Ａおよび等級Ｂについて冷却速度Ｖｒ６００の関数としての機械引張強度Ｒｍの変化を示す。図２は、等級Ａおよび等級Ｂについて冷却速度Ｖｒ６００の関数としての弾性限界Ｒｅの変化を示す。
本発明による等級は、冷却条件が変化するにつれ、その機械的特性が高い安定性を示すことが注目される。このため、該等級は先行技術による等級よりも、加工条件の変化に対応してはるかに堅牢である。
さらに、図３は、等級Ａ、Ｂ、およびＣについて基準Ｓ１の関数としての機械的引張強度Ｒｍのデルタを示す。同様に、図４は、等級Ａ、ＢおよびＣについて基準Ｓ１の関数としての弾性限界Ｒｅのデルタを示す。
冷却条件に対する感受性は、Ｓ１の値が上昇するにつれて低下することが注目される。
本発明は、特に、電動陸上車で利用するための熱間成形部品、特に熱間鍛造部品の製造に有利に使用されることになる。本発明は、ボート用または建設分野における、特に型枠用のスクリューロッドを製造するための部品の製造にも用途を有する。
一般に、本発明は、目標とする特性を達成する必要があるあらゆる種類の部品を製造するために実施することができる。
Claims (16)
- 部品であって、組成に含有量が質量パーセントで表される：
０．１０≦Ｃ≦０．３０
１．６≦Ｍｎ≦２．１
０．５≦Ｃｒ≦１．７
０．５≦Ｓｉ≦１．０
０．０６５≦Ｎｂ≦０．１５
０．００１０≦Ｂ≦０．００５０
０．００１０≦Ｎ≦０．０１３０
０≦Ａｌ≦０．０６０
０≦Ｍｏ≦１．００
０≦Ｎｉ≦１．０
０．０１≦Ｔｉ≦０．０７
０≦Ｖ≦０．３
０≦Ｐ≦０．０５０
０．０１≦Ｓ≦０．１
０≦Ｃｕ≦０．５
０≦Ｓｎ≦０．１
が含まれ、組成の残部が鉄および製造方法から生じる不可避不純物からなり、微細構造が、表面割合で１００％から７０％のベイナイト、３０％未満の残留オーステナイトおよび５％未満のフェライトから構成される、部品。 - 請求項１に記載の部品であって、ニオブ、バナジウム、モリブデン、チタンおよびアルミニウムの含有量が、０．１≦Ｓ１≦０．４であり、Ｓ１＝Ｎｂ＋Ｖ＋Ｍｏ＋Ｔｉ＋Ａｌである、部品。
- 請求項１または２に記載の部品であって、組成に含有量が質量パーセントで表される０．１５≦Ｃ≦０．２７が含まれる、部品。
- 請求項１から３のいずれか一項に記載の部品であって、組成に含有量が質量パーセントで表される１．７≦Ｍｎ≦２．０が含まれる、部品。
- 請求項１から４のいずれか一項に記載の部品であって、組成に含有量が質量パーセントで表される１．０％≦Ｃｒ≦１．５が含まれる、部品。
- 請求項１から５のいずれか一項に記載の部品であって、組成に含有量が質量パーセントで表される０．７５≦Ｓｉ≦０．９が含まれる、部品。
- 請求項１から６のいずれか一項に記載の部品であって、組成に含有量が質量パーセントで表される０．０６５≦Ｎｂ≦０．１１０が含まれる、部品。
- 請求項１から７のいずれか一項に記載の部品であって、組成に含有量が質量パーセントで表される０．００２０≦Ｂ≦０．００３０が含まれる、部品。
- 請求項１から８のいずれか一項に記載の部品であって、組成に含有量が質量パーセントで表される０．００５０≦Ｎ≦０．０１２０が含まれる、部品。
- 請求項１から９のいずれか一項に記載の部品であって、組成に含有量が質量パーセントで表される０．００３≦Ａｌ≦０．０１５が含まれる、部品。
- 請求項１から１０のいずれか一項に記載の部品であって、組成に含有量が質量パーセントで表される０≦Ｎｉ≦０．５５が含まれる、部品。
- 請求項１から１１のいずれか一項に記載の部品であって、組成に含有量が質量パーセントで表される０＜Ｖ≦０．２が含まれる、部品。
- 請求項１から１２のいずれか一項に記載の部品であって、組成に含有量が質量パーセントで表される０．０３＜Ｍｏ≦０．１５が含まれる、部品。
- 請求項１から１３のいずれか一項に記載の部品であって、前記微細構造が０％のフェライトを含む、部品。
- 鋼鉄部品を製造する方法であって、以下の連続する工程、
−請求項１から１３のいずれか一項に記載の組成と微細構造とを有する鋼を、ブルーム、長方形、正方形もしくは円形の断面を有するビレットまたはインゴットの形態で準備する工程、次に
−この鋼を、半製品の形態で、棒またはワイヤの形態で圧延する工程、次に
−前記半製品を、１１００℃から１３００℃の間の再加熱温度（Ｔｒｅｃｈ）にして再加熱した半製品を得る工程、次に
−前記再加熱した半製品を熱間成形して熱間成形部品を得る工程、ここで熱間成形の終了時の温度が８５０℃以上であり、次に
−前記熱間成形部品を、６２０℃から５８０℃の間の温度に達するまで、０．１０℃／ｓから１０℃／ｓの間の冷却速度Ｖｒ６００で冷却する工程、次に
−前記部品を、４２０℃から３８０℃の間の温度まで４℃／ｓ未満の冷却速度Ｖｒ４００で冷却する工程、次に
−前記部品を、０．３℃／ｓ以下の速度で３８０℃から３００℃の間の温度に冷却する工程、次に
−前記部品を、４℃／ｓ以下の速度で周囲温度まで冷却する工程、次に、
−場合により、前記熱間成形部品を、３００℃から４５０℃の間の焼戻し温度で３０分から１２０分の間の時間にわたって、加熱焼戻し処理し、周囲温度まで冷却する工程、次に
−前記部品の機械加工を行う工程
を含む、方法。 - 請求項１５に記載の鋼鉄部品を製造する方法であって、炭素、窒素、クロム、ケイ素、マンガン、硫黄およびニッケルの含有量が、
０．５≦Ｓ２≦１．８
０．７≦Ｓ３≦１．６
０．３≦Ｓ４≦１．５
であり、
Ｓ２＝Ｃ＋Ｎ＋Ｃｒ／２＋（Ｓ１）／６＋（Ｓｉ＋Ｍｎ−４＊Ｓ）／１０＋Ｎｉ／２０
Ｓ３＝Ｓ２＋１／３ｘＶｒ６００
Ｓ４＝Ｓ３−Ｖｒ４００
であり、
Ｖｒ４００およびＶｒ６００は、℃／ｓで表され、Ｖｒ４００が４２０℃から３８０℃の間の温度範囲における前記部品の冷却速度を表し、Ｖｒ６００が６２０℃から５８０℃の間の温度範囲における前記部品の冷却速度を表す、鋼鉄部品を製造する方法。
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