JP6919762B2 - 鋼材 - Google Patents
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Description
本願は、2018年3月23日に、日本に出願された特願2018−056867号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
特許文献2では組織がフェライト・パーライト組織、フェライト・パーライト・ベイナイト組織、またはフェライト・ベイナイト組織で構成され、横断面を1視野あたりの面積を62500μm2としてランダムに15視野観察測定したときの、フェライト分率の標準偏差が0.10以下であり、横断面において表面から半径の1/5までの領域および中心部から半径の1/5までの領域を観察したとき、それぞれの領域において、AlNとして析出しているAl量が0.005%以下で、かつ、直径100nm以上のAlNの個数密度が5個/100μm2以下であることを特徴とする熱間圧延棒鋼または線材を提供する技術が開示されている。しかしながら特許文献2に開示された実施例に鑑みると、特許文献2の技術ではフェライト分率の標準偏差を抑制するためにパーライト組織が用いられていると推定される。即ち特許文献2の技術によれば、パーライトを実質的に含まないように組織制御しながら、フェライト分率の標準偏差を十分下げることはできない。
(1)本発明の一態様に係る鋼材は、質量%で、C:0.17〜0.21%、Si:0.40〜0.60%、Mn:0.25〜0.50%、Cr:1.35〜1.55%、Mo:0.20〜0.40%、S:0.010〜0.05%、N:0.005〜0.020%、Al:0.001%〜0.100%、Nb:0.001〜0.030%Ni:0〜3.0%、Cu:0〜1.0%、Co:0〜3.0%、W:0〜1.0%、V:0〜0.3%、Ti:0〜0.3%、B:0〜0.005%O:0.005%以下、P:0.03%以下、Pb:0〜0.5%、Bi:0〜0.5%、Ca:0〜0.01%、Mg:0〜0.01%、Zr:0〜0.05%、Te:0〜0.1%、希土類元素:0〜0.005%残部がFe及び不純物からなり、長さ方向に垂直である断面の中心からの距離rが下記式を満足する領域において、組織がフェライトとベイナイトを含み、面積率で前記フェライトの平均分率が40〜70%の範囲であり、前記フェライトと前記ベイナイト以外の組織の平均分率の合計が、平均値で0%以上3%以下であり、残部がベイナイトからなる組織であり、前記領域中の前記フェライトの分率の標準偏差が4%以下であり、丸断面を有する棒鋼または線材である。
0.7R≦r≦0.9R
ただし、Rは鋼材の円相当半径を現す。
(2)上記(1)に記載の鋼材は、質量%で、Ni:0.01〜3.0%、Cu:0.01〜1.0%、Co:0.01〜3.0%、W:0.01〜1.0%、V:0.01〜0.3%、Ti:0.001〜0.3%、B:0.0001〜0.005%の1種又は2種以上を含有してもよい。
(3)上記(1)又は(2)に記載の鋼材は、質量%で、Pb:0.01〜0.5%、Bi:0.0001〜0.5%、Ca:0.0001〜0.01%、Mg:0.0001〜0.01%、Zr:0.0001〜0.05%、Te:0.0001〜0.1%、希土類元素:0.0001〜0.005%の1種又は2種以上を含有してもよい。
まず、本発明に至った経緯を説明する。
本発明者らは、浸炭焼入れ後の歯車の歯部の熱処理歪を安定化させる方法について鋭意調査を行った。その結果、鋼材のうち、機械加工後に歯部となる領域における組織の均一性を向上させることにより、熱処理歪が安定化することを知見した。そこでさらに本発明者らは鋼材における歯車の歯部に相当する領域の組織を均一化する方法について、鋼材の化学成分および、製造方法を変化させた際の影響を調査した。その結果、鋼材成分を所定の範囲とした上で、鋳造方法、および圧延後の冷却速度を制御することにより、鋼材における歯車の歯部に相当する領域の組織を均一化できることを知見した。鋳造方法の制御に関し、鋳造の断面積と鋳造速度、および表面における鋳込み開始から矯正点までの平均冷却速度を組み合わせて制御を行う。これにより鋳片における最終的に歯車の歯部となる領域の鋳造組織を均質化することができる。更に、圧延後の冷却速度の制御に関し、鋼材表面の冷却速度を制御する。これにより、鋼材における歯車の歯部に相当する領域の組織を均質化することができる。
C含有量は、歯車の非浸炭部の硬さに影響する。所要の硬さを確保するために、C含有量を0.17%以上とする。一方、C含有量が多すぎると浸炭後の非浸炭部硬さが高くなり、衝撃に対する強度が低下するため、C含有量を0.21%以下とする。C含有量の好ましい下限は0.175%、0.18%、0.185%、又は0.19%である。C含有量の好ましい上限は0.205%、0.200%、0.195%、又は0.19%である。
Siは、鋼材における、機械加工後の歯車鋼の歯部に相当する領域の組織を均質化させる上で厳格に含有量が制限される必要がある元素である。ただし、Si含有量が高すぎる場合、鋼材のフェライト量が不足し、ベイナイトなどの量が増大し、加工性が損なわれる。上述の効果を得るため、Si含有量を0.40〜0.60%の範囲内にする必要がある。Si含有量の好ましい下限は0.42%、0.45%、0.48%、又は0.50%である。Si含有量の好ましい上限は0.58%、0.55%、0.53%、又は0.51%である。
Mnは、鋼材における、機械加工後の歯車鋼の歯部に相当する領域の組織を均質化させる上で厳格に含有量が制限される必要がある元素である。上述の効果を得るため、Mn含有量を0.25%以上にする必要がある。ただし、Mn含有量が高すぎる場合、鋼材のフェライト量が不足し、ベイナイトなどの量が増大し、加工性が損なわれる。従って、Mn含有量は0.50%以下とする。Mn含有量の好ましい下限は0.27%、0.30%、0.32%、又は0.35%である。Mn含有量の好ましい上限は0.48%、0.45%、0.42%、又は0.40%である。
Crは、鋼材における、機械加工後の歯車鋼の歯部に相当する領域の組織を均質化させる上で厳格に含有量が制限される必要がある元素である。ただし、Cr含有量が高すぎる場合、鋼材のフェライト量が不足し、ベイナイトなどの量が増大し、加工性が損なわれる。上述の効果を得るため、Cr含有量を1.35〜1.55%の範囲内にする必要がある。Cr含有量の好ましい下限は1.37%、1.40%、1.42%、又は1.45%である。Cr含有量の好ましい上限は1.53%、1.50%、1.49%、又は1.47%である。
Moは、鋼材における、機械加工後の歯車鋼の歯部に相当する領域の組織を均質化させる上で厳格に含有量が制限される必要がある元素である。また、Moは、後述するNbとともに鋼材に含有された場合、鋼材の焼入れ性を増加させパーライト変態を抑制し、且つ、鋼材加熱時のオーステナイト結晶粒粗大化を抑制する。これにより、焼入れ性を適度に制御することが可能になり、マルテンサイト変態を抑制して所望のベイナイト組織を得ることが可能になる。ただし、Mo含有量が高すぎる場合、鋼材のフェライト量が不足し、ベイナイトなどの量が増大し、加工性が損なわれる。上述の効果を得るため、Mo含有量を0.20〜0.40%の範囲内にする必要がある。Mo含有量の好ましい下限は0.22%、0.25%、0.28%、又は0.30%である。Mo含有量の好ましい上限は0.38%、0.35%、0.32%、又は0.30%である。
Sは、鋼中でMnSを形成し、これにより鋼の被削性を向上させる。部品への切削加工が可能なレベルの被削性を得るには一般的な機械構造用鋼と同等のS含有量が必要である。以上の理由から、Sの含有量を0.010〜0.05%の範囲内にする必要がある。S含有量の好ましい下限は0.012%、0.014%、0.020%、又は0.022%である。S含有量の好ましい上限は0.035%、0.030%、0.028%、又は0.025%である。
Nは、AlやTi、V、Crなどと化合物を形成することによる結晶粒微細化効果があるため、0.005%以上含有する必要がある。しかし、0.020%を超えると化合物が粗大となり、結晶粒微細化効果が得られない。以上の理由によって、N含有量を0.005〜0.020%の範囲内にする必要がある。N含有量の好ましい下限は0.0055%、0.0060%、0.007%、又は0.010%である。N含有量の好ましい上限は0.018%、0.015%、0.012%、又は0.010%である。
Alは、鋼の脱酸に有効な元素であり、またNと結合して窒化物を形成して結晶粒を微細化する元素である。Al含有量が0.001%未満ではこの効果が不十分である。一方Al含有量が0.100%を超えると、窒化物が粗大になり脆化させる。Al含有量の好ましい下限は0.004%、0.007%、0.010%、又は0.020%である。Al含有量の好ましい上限は0.080%、0.050%、0.040%、又は0.030%である。
Nbは、鋼中でCやNと微細な化合物を生成し、結晶粒微細化効果をもたらす元素である。また、Nbは、Moとともに鋼材に含有された場合、上述された相乗効果(パーライト変態とマルテンサイト変態の抑制効果)を発揮する。Nb含有量が0.001%未満では、この効果が不十分である。Nb含有量が0.030%を超えると、炭窒化物が粗大となりこの効果が十分に得られない。以上の理由から、Nbの含有量を0.001〜0.030%にする必要がある。Nb含有量の好ましい下限は0.005%、0.010%、0.012%、又は0.015%である。Nb含有量の好ましい上限は0.028%、0.025%、0.022%、又は0.020%である。
Oは、鋼中で酸化物を形成し、介在物として作用して疲労強度を低下するため、O含有量は0.005%以下に制限されることが好ましい。O含有量の好ましい上限は0.003%、0.002%、0.0015%、又は0.001%である。O含有量は少ない方が好ましいので、O含有量の下限値は0%である。しかし、Oの除去を必要以上に行った場合、製造コストが増大する。従って、O含有量の下限値を0.0001%、0.0002%、0.0005%、又は0.0008%としてもよい。
Pは、焼入れ前の加熱時にオーステナイト粒界に偏析し、それにより疲労強度を低下させてしまう。したがって、P含有量を0.03%以下に制限することが好ましい。P含有量の好ましい上限は0.025%、0.023%、0.020%、又は0.015%である。P含有量は少ない方が好ましいので、P含有量の下限値は0%である。しかし、Pの除去を必要以上に行った場合、製造コストが増大する。従って、P含有量の実質的な下限は約0.004%以上となるのが通常である。P含有量の下限値を0.005%、0.007%、0.010%、又は0.012%としてもよい。
Niは、必要な焼入れ性を鋼に付与するために有効な元素である。この効果を得るためには、Ni含有量を0.01%以上とすることが好ましい。Ni含有量が3.0%を超えると、焼入れ後に残留オーステナイトが多量になり、硬さが低下する。以上の理由によって、Ni含有量を3.0%以下、より好ましくは0.01〜3.0%にする。Ni含有量の上限はより好ましくは、2.0%であり、さらに好ましくは1.8%である。より好ましいNi含有量の下限は0.1%であり、さらに好ましくは0.3%である。
Cuは、鋼の焼入れ性の向上に有効な元素である。この効果を得るためには、Cu含有量を0.01%以上とすることが好ましい。また、Cu含有量が1.0%を超えると、熱間延性が低下する。従って、Cu含有量を1.0%以下とし、より好ましくは0.01〜1.0%とする。Cuを含有させて上述の効果を得る場合には、Cu含有量のより好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.1%である。
Coは、鋼の焼入れ性の向上に有効な元素である。この効果を得るためには、Co含有量を0.01%以上とすることが好ましい。Co含有量が3.0%を超えると、その効果が飽和する。従って、Co含有量を3.0%以下とし、より好ましくは0.01〜3.0%とする。Coを含有させて上述の効果を得る場合、Co含有量のより好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.1%である。
Wは、鋼の焼入れ性の向上に有効な元素である。この効果を得るためには、W含有量を0.01%以上とすることが好ましい。W含有量が1.0%を超えると、その効果が飽和する。従って、W含有量を1.0%以下とし、より好ましくは0.01〜1.0%とする。Wを含有させて上述の効果を得る場合、W含有量のより好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.1%である。
Vは、鋼中でCやNと微細な化合物を形成し、結晶粒微細化効果をもたらす元素である。この効果を得るためには、V含有量を0.01%以上とすることが好ましい。V含有量が0.3%を超えると化合物が粗大となり、結晶粒微細化効果が得られない。従って、V含有量を0.3%以下とし、より好ましくは0.01〜0.3%にする。Vを含有させて上述の効果を得る場合、V含有量のより好ましい下限は0.1%であり、さらに好ましくは0.15%である。
Tiは、鋼中でCやNと微細な化合物を生成し、結晶粒の微細化効果をもたらす元素である。この効果を得るためには、Ti含有量を0.001%以上とすることが好ましい。Ti含有量が0.3%を超えると、その効果は飽和する。以上の理由から、Tiの含有量を0.3%以下とし、より好ましくは0.001〜0.3%にする。Ti含有量のより好ましい上限は0.25%であり、さらに好ましくは0.2%である。
Bは、Pの粒界偏析を抑制する働きを有する。また、Bは粒界強度および粒内強度の向上効果、及び焼入れ性の向上効果も有し、これら効果は鋼の疲労強度を向上させる。この効果を得るためには、B含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。B含有量が0.005%を超えると、その効果は飽和する。以上の理由から、Bの含有量を0.005%以下にし、好ましくは0.0001〜0.005%にする。B含有量のより好ましい上限は0.0045%であり、さらに好ましくは0.004%である。
Pbは切削時に溶融、脆化することで被削性を向上する元素である。この効果を得るためには、Pb含有量を0.01%以上とすることが好ましい。一方過剰に含有すると製造性が低下する。従ってPb含有量は0.5%以下とし、好ましくは0.01〜0.5%とする。Pbを含有させて上述の効果を得る場合には、Pb含有量のより好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.1%である。Pbの好ましい上限は0.4%であり、さらに好ましくは0.3%である。
Biは、硫化物が微細分散することで被削性を向上する元素である。この効果を得るためには、Bi含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。一方過剰に含有すると鋼の熱間加工性が劣化し、熱間圧延が困難となることから、Bi含有量を0.5%とし、より好ましくは0.0001〜0.5%とする。Biを含有させて上述の効果を得る場合には、好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.001%である。Biの好ましい上限は0.4%であり、さらに好ましくは0.3%である。
Caは、鋼の脱酸に有効で、酸化物中のAl2O3の含有率を低下させる元素である。この効果を得るためには、Ca含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。Ca含有量が0.01%を超えるとCaを含む粗大な酸化物が大量に現れ、転動疲労寿命低下の原因となる。以上の理由によって、Ca含有量を0.0001〜0.01%の範囲内にする必要がある。Ca含有量の好ましい下限は0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%である。Ca含有量の好ましい上限は0.008%であり、さらに好ましくは0.006%である。
Mgは脱酸元素であり、鋼中に酸化物を生成する。さらに、Mgが形成するMg系酸化物は、MnSの晶出および/または析出の核になりやすい。また、Mgの硫化物は、MnおよびMgの複合硫化物となることにより、MnSを球状化させる。このように、MgはMnSの分散を制御し、被削性を改善するために有効な元素である。この効果を得るためには、Mg含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。しかし、Mg含有量が0.01%を超えると、MgSが大量に生成され、鋼の被削性が低下するので、Mgを含有させて上述の効果を得る場合には、Mg含有量を0.01%以下とする必要がある。Mg含有量の好ましい上限は0.008%であり、さらに好ましくは0.006%である。Mg含有量の好ましい下限は0.0005%であり、さらに好ましくは0.001%である。
Zrは脱酸元素であり、酸化物を生成する。さらに、Zrが形成するZr系酸化物はMnSの晶出および/または析出の核になりやすい。このように、Zrは、MnSの分散を制御し、被削性を改善するために有効な元素ある。この効果を得るためには、Zr含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。しかし、Zr量が0.05%を超えると、その効果が飽和するので、Zrを含有させて上述の効果を得る場合には、Zr含有量を0.05%以下とし、より好ましくは0.0001〜0.05%とする。Zr含有量の好ましい上限は0.04%であり、さらに好ましくは0.03%である。Zr含有量の好ましい下限は0.0005%であり、さらに好ましくは0.001%である。
Teは、MnSの球状化を促進するので、鋼の被削性を改善する。この効果を得るためには、Te含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。Te含有量が0.1%を超えるとその効果が飽和する。従って、Te含有量を0.1%以下とし、より好ましくは0.0001〜0.1%とする。Te含有量の好ましい上限は0.08%であり、さらに好ましくは0.06%である。Te含有量の好ましい下限は0.0005%であり、さらに好ましくは0.001%である。
希土類元素は、鋼中に硫化物を生成し、この硫化物がMnSの析出核となることで、MnSの生成を促進する元素であり、鋼の被削性を改善する。この効果を得るためには、希土類元素の合計含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。しかし、希土類元素の合計含有量が0.005%を超えると、硫化物が粗大になり、鋼の疲労強度を低下させる。従って、希土類元素の合計含有量を0.005%以下とし、より好ましくは0.0001〜0.005%とする。希土類元素の合計含有量の好ましい上限は0.004%であり、さらに好ましくは0.003%以ある。希土類元素の合計含有量の好ましい下限は0.0005%であり、さらに好ましくは0.001%である。
上述のように、歯車の歯部の熱処理歪を改善するには、鋼材における歯車の歯に相当する領域の組織の均一性を向上する必要がある。ここで、鋼材の歯車の歯に相当する領域とは、鍛造や切削加工後の歯車の歯先から歯元までが含有される領域であり、圧延後の鋼材における0.7R≦r≦0.9Rの領域である。rは長さ方向に垂直である鋼材断面の中心からの距離であり、Rは鋼材の長さ方向に垂直な鋼材断面における円相当半径である。
フェライト分率の好ましい下限は42%であり、さらに好ましくは45%である。フェライト分率の好ましい上限は68%であり、さらに好ましくは65%である。0.7R≦r≦0.9Rの範囲のフェライト分率の標準偏差は低いほど好ましいため、下限は0%である。0.7R≦r≦0.9Rの領域のフェライト分率の標準偏差の好ましい上限は3.5%であり、さらに好ましくは3%である。
なお、本実施形態に係る鋼材において「ベイナイト」とは、鋼材を加熱してオーステナイト単相組織にした後、連続冷却によって室温まで冷却して得られる組織のうち、フェライト組織、パーライト組織およびマルテンサイト組織を除く組織を意味し、上部ベイナイト組織あるいは下部ベイナイト組織あるいは上部ベイナイト組織と下部ベイナイト組織の混合組織の総称を意味する。
なお、本実施形態に係る鋼材の組織にパーライトが含まれることは、浸炭焼入れ性を損なうので好ましくない。例えば、フェライト、パーライト、ベイナイトの混合組織からなる鋼材を浸炭焼入れすると、加熱時に、歯部に相当する領域のオーステナイト結晶粒組織が不均一になる。これに起因して、浸炭焼入れ後の変形、つまり熱処理歪が増大する。従って、パーライトの面積率は可能な限り制限される必要がある。この事情に鑑みて、フェライトとベイナイト以外の組織の合計が0%以上3%以下と規定される。なお一般的に、フェライトとベイナイト以外の組織の合計が0%以上3%以下である組織は「フェライト・ベイナイト組織」と称される。換言すると、本実施形態に係る鋼材は、フェライト・ベイナイト組織の鋼材である。
図1に示すように、鋼材断面の中心から放射状に断面を8等分する(中心角45度)直線に対し、0.7R+0.25mm、0.8R、0.9R−0.25mmの円周線と交差する点を測定点とし、各測定点が長方形の中央となるよう0.5mm×1mm=0.5mm2の長方形範囲を測定領域とした。測定領域は24箇所である。0.7R≦r≦0.9Rの範囲のフェライト分率およびフェライト分率の標準偏差は、鋼材断面を鏡面研磨後にナイタール腐食を行ったサンプルに対して光学顕微鏡を用いた観察で算出した。フェライトとベイナイト以外の組織としてMnSなどが存在しうるため、ナイタール腐食後のサンプルに対し、各測定領域を目視で観察し、各測定領域において、観察倍率100倍で撮影(組織の境界が不明瞭である場合は、観察倍率400倍で撮影)した画像中の0.5mm2に対し、画像処理ソフトウェアWinroof2015を用い、フェライトおよびベイナイトを明領域として二値化した際の明領域の面積率を各々導出して、各測定領域毎のフェライト分率およびベイナイト分率を求めた。なお面積率の算出にあたっては、被検面積からMnSなどの非金属組織の面積を除いた面積を評価面積とし、評価面積に対するフェライト組織及びベイナイト組織の面積の割合それぞれを、フェライト組織の面積率及びベイナイト組織の面積率とした。そして、24箇所の測定領域のフェライト分率の平均値をフェライト分率、24箇所の測定領域のベイナイト分率の平均値をベイナイト分率とした。フェライトとベイナイト以外の組織の面積率は、100−(フェライト分率+ベイナイト分率)で算出した。また、測定点24箇所におけるフェライト分率の標準偏差を、0.7R≦r≦0.9Rの範囲のフェライト分率の標準偏差とした。
精錬工程において化学成分を調整した溶鋼を湾曲型連続鋳造機を用いて鋳造する(鋳造工程)。鋳造の際は鋳型サイズ、鋳造速度、冷却速度を上述のように制御するが、生産性の観点から以下の範囲であることが望ましい。鋳型サイズは30000mm2以上400000mm2以下、鋳造速度は、0.2m/分以上3.0m/分以下、鋳込みから矯正点間の冷却速度は4.0℃/分以上100℃/分以下である。
上記鋳造工程により得られた鋳片に対し、分塊圧延を行い、鋼片を得る(分塊圧延工程)。分塊圧延の際の加熱温度は、Nb化合物を確実に溶体化させるため、1100℃以上にすることが望ましい。さらに好ましい加熱温度は1200℃以上である。一方、加熱温度が高すぎると、結晶粒が粗大化するので、加熱温度の上限は、1280℃が望ましい。分塊圧延の減面率は、30%以上が望ましい。さらに好ましくは40%以上である。
表1に示す鋼番1〜23、25、及び26の化学成分を有する溶鋼について、表2のNo.1に示す条件で鋳造を行って鋳片を得た。表1に開示された化学成分の残部は鉄および不純物であり、空欄は、意図的に含有していないことを示す。その後、鋳片を1250℃に加熱して分塊圧延を行い、162mm角の鋼片を得た。これらの鋼片を1200℃に加熱して棒鋼圧延を行い、その直径を40mmにしたのちに、表2のNo.1に示す条件で冷却を行い、鋼材1〜23、33、及び34を得た。これらの鋼材に対し、上述の方法でフェライト分率等の組織分率、フェライト分率の標準偏差(フェライト分率のばらつき(%))を算出した。その結果を表3に示す。
具体的には、試験No.20では、フェライト分率が不足し、フェライト分率のばらつきが過剰となった。これは、Si量が多すぎたからであると推定される。
試験No.21では、フェライト分率が不足し、フェライト分率のばらつきが過剰となった。これは、Mn量が多すぎたからであると推定される。
試験No.22では、フェライト分率が不足し、フェライト分率のばらつきが過剰となった。これは、Cr量が多すぎたからであると推定される。
試験No.23では、フェライト分率が不足し、フェライト分率のばらつきが過剰となった。これは、Mo量が多すぎたからであると推定される。
試験No.33では、フェライト分率が不足し、さらにフェライト及びベイナイト以外の組織の分率が過剰となった。これは、Nb及びMoのうち一方が鋼材に含まれなかったので、Nb及びMoのパーライト生成抑制効果を得られなかったからであると推定される。
試験No.34では、フェライト及びベイナイト以外の組織の分率が過剰となった。これは、Nb及びMoのうち一方が鋼材に含まれなかったので、Nb及びMoのパーライト生成抑制効果を得られなかったからであると推定される。
以上説明した試験No.20〜23、33、及び34では、フェライト分率、フェライト及びベイナイト以外の組織の分率、及びフェライト分率のばらつきのうちいずれか1つ以上が発明範囲外であったので、歯筋誤差のばらつきを抑制することができなかった。
具体的には、試験No.29は、フェライト分率のばらつきが過剰となった。これは、V×A0.5/Cが大きすぎたので、偏析が解消できなかったからであると推定される。このため、試験No.29では、歯筋誤差のばらつきを抑制することができなかった。
試験No.30は、フェライト分率のばらつきが過剰となった。これは、V×A0.5/Cが小さすぎたので、偏析が解消できなかったからであると推定される。このため、試験No.30では、歯筋誤差のばらつきを抑制することができなかった。
試験No.31は、フェライト分率が不足した。これは、圧延後の冷却速度が大きすぎたので、その組織の大半がベイナイトになったからであると推定される。このため、試験No.31では、歯筋誤差のばらつきを抑制することができなかった。
試験No.32は、フェライト分率のばらつきが過剰となった。これは、V×A0.5/Cが大きすぎたので、偏析が解消できなかったからであると推定される。このため、試験No.32では、歯筋誤差のばらつきを抑制することができなかった。
試験No.35は、フェライト分率のばらつきが過剰となった。これは、圧延後の冷却速度が大きすぎたので、組織の均一化が達成できなかったからであると推定される。このため、試験No.35では、歯筋誤差のばらつきを抑制することができなかった。
試験No.36は、フェライト及びベイナイト以外の組織の分率が過剰となった。なお、フェライト及びベイナイト以外の組織はパーライトであった。これは、V×A0.5/Cが小さすぎたので、偏析が解消できず、更に圧延後の冷却速度が小さすぎたからであると推定される。このため、試験No.36では、歯筋誤差のばらつきを抑制することができなかった。なお、試験No.36ではV×A0.5/Cが小さすぎたにもかかわらずフェライト分率のばらつきは抑制されている。これは、組織がパーライトを含んでいたからであると考えられる。しかし、パーライトも歯筋誤差のばらつきを増大させる要因となるので、試験No.36の鋼材は熱処理歪を安定化させる鋼材とはいえなかった。
Claims (3)
- 質量%で、
C:0.17〜0.21%、
Si:0.40〜0.60%、
Mn:0.25〜0.50%、
Cr:1.35〜1.55%、
Mo:0.20〜0.40%、
S:0.010〜0.05%、
N:0.005〜0.020%、
Al:0.001%〜0.100%、
Nb:0.001〜0.030%
Ni:0〜3.0%、
Cu:0〜1.0%、
Co:0〜3.0%、
W:0〜1.0%、
V:0〜0.3%、
Ti:0〜0.3%、
B:0〜0.005%
O:0.005%以下、
P:0.03%以下、
Pb:0〜0.5%、
Bi:0〜0.5%、
Ca:0〜0.01%、
Mg:0〜0.01%、
Zr:0〜0.05%、
Te:0〜0.1%、
希土類元素:0〜0.005%
残部がFe及び不純物からなり、
長さ方向に垂直である断面の中心からの距離rが下記式を満足する領域において、組織がフェライトとベイナイトを含み、面積率で前記フェライトの平均分率が40〜70%の範囲であり、前記フェライトと前記ベイナイト以外の組織の平均分率の合計が、平均値で0%以上3%以下であり、残部がベイナイトからなる組織であり、
前記領域中の前記フェライトの分率の標準偏差が4%以下であり、
丸断面を有する棒鋼または線材である
ことを特徴とする鋼材。
0.7R≦r≦0.9R
ただし、Rは鋼材の円相当半径を現す。 - 質量%で、
Ni:0.01〜3.0%、
Cu:0.01〜1.0%、
Co:0.01〜3.0%、
W:0.01〜1.0%、
V:0.01〜0.3%、
Ti:0.001〜0.3%、
B:0.0001〜0.005%
の1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の鋼材。 - 質量%で、
Pb:0.01〜0.5%、
Bi:0.0001〜0.5%、
Ca:0.0001〜0.01%、
Mg:0.0001〜0.01%、
Zr:0.0001〜0.05%、
Te:0.0001〜0.1%、
希土類元素:0.0001〜0.005%
の1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の鋼材。
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