JP7168101B2 - High-strength steel member - Google Patents

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Description

本開示は、引張強さが1300MPa以上1600MPa以下の高強度鋼部材に関するものである。 The present disclosure relates to a high-strength steel member having a tensile strength of 1300 MPa or more and 1600 MPa or less.

機械、自動車、橋、建物等に数多く使用されている高強度鋼部材は、例えばJIS G 4104:1979,JIS G 4105:1979に規定されている、C量が0.20~0.35%の中炭素鋼(クロム鋼(SCr)、クロムモリブデン鋼(SCM)等)を用いて焼入れ・焼戻し処理をすることによって製造されている。しかし、どの鋼種についても引張強さが1300MPa以上となると水素脆化(遅れ破壊)の危険性が高まることがよく知られている。そのため、例えば、現在使用されている建築用高強度鋼部材の引張強度は1150MPa級が上限となっているのが現状である。 High-strength steel members, which are widely used in machines, automobiles, bridges, buildings, etc., are specified in, for example, JIS G 4104: 1979 and JIS G 4105: 1979, and have a C content of 0.20 to 0.35%. It is manufactured by quenching and tempering using medium carbon steel (chromium steel (SCr), chromium molybdenum steel (SCM), etc.). However, it is well known that the risk of hydrogen embrittlement (delayed fracture) increases when the tensile strength is 1300 MPa or more for any steel type. For this reason, the upper limit of the tensile strength of currently used high-strength steel members for construction is currently 1150 MPa class.

高強度鋼部材の耐遅れ破壊特性を向上させる従来の知見として、例えば、特許文献1には、旧オーステナイト粒を微細化させること、及び組織をベイナイト化させることが有効であると提案している。確かに、ベイナイト組織は遅れ破壊に対して有効であるが、ベイナイト化処理は製造コストが高くなる。特許文献2には、旧オーステナイト粒を微細化することにより耐遅れ破壊特性が向上することが提案されている。 As conventional knowledge for improving the delayed fracture resistance of high-strength steel members, for example, Patent Document 1 proposes that it is effective to refine prior austenite grains and convert the structure to bainite. . It is true that the bainite structure is effective against delayed fracture, but the bainitization treatment increases the manufacturing cost. Patent Document 2 proposes that the delayed fracture resistance is improved by refining the prior austenite grains.

また、特許文献3には、微細化合物による水素トラップ効果を利用して耐遅れ破壊特性を向上させたボルト用鋼が提案されている。 Further, Patent Document 3 proposes steel for bolts in which the delayed fracture resistance is improved by utilizing the hydrogen trapping effect of fine compounds.

また、特許文献4には、所定の粒径でアスペクト比が1.5以上の旧オーステナイト粒を利用して、高強度で、かつ耐遅れ破壊特性を向上させた高強度鋼材が提案されている。 In addition, Patent Document 4 proposes a high-strength steel material having high strength and improved delayed fracture resistance by using prior austenite grains having a predetermined grain size and an aspect ratio of 1.5 or more. .

また、特許文献5には、Mnミクロ偏析度、および非拡散性水素量を制御して、引張強さが1800MPa以上の高強度で、かつ耐遅れ破壊特性を向上させた高強度鋼材が提供されている。 In addition, Patent Document 5 provides a high-strength steel material having a high tensile strength of 1800 MPa or more and improved delayed fracture resistance by controlling the degree of Mn microsegregation and the amount of non-diffusible hydrogen. ing.

特許文献1: 日本国特開平3-243744号公報
特許文献2: 日本国特開平3-243745号公報
特許文献3: 日本国特開平10-17985号公報
特許文献4: 日本国特開2014-43612号公報
特許文献5: 日本国特開2012-172247号公報
Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open Publication No. 3-243744 Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open Publication No. 3-243745 Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open Publication No. 10-17985 Patent Document 4: Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2014-43612 Patent Document 5: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-172247

しかし、特許文献1~2のいずれの鋼部材も、耐遅れ破壊特性が向上するが、より安定的に使用するため、さらなる改善が望まれる。
また、特許文献3のボルト用鋼も、本発明者らの試験では、水素トラップ能を発現する析出物には構造、サイズ、形態に制約があり、特許文献3記載の技術では有効な水素トラップ能が得られない。
However, although the steel members of Patent Documents 1 and 2 are improved in delayed fracture resistance, further improvement is desired in order to use them more stably.
In addition, the steel for bolts of Patent Document 3 also has restrictions on the structure, size, and shape of precipitates that exhibit hydrogen trapping ability in tests by the present inventors. No ability is obtained.

特許文献4で開示される技術では、鋼材が、熱間圧延につづいて焼入れ焼戻し処理がなされることが必要である。この結果、特許文献4で開示される鋼材の金属組織は、伸長された旧オーステナイト粒界を有し、これにより水素トラップ効果を実現している。特許文献4が開示する製造方法は、常温での成形後に焼入れ焼戻しを行って製造される鋼部材(たとえば、高強度ボルト等)に適用することができない。
一方、特許文献5の技術は、引張強さが1800MPa以上のばね用鋼材を前提とするものである。一般的には、引張強度と耐遅れ破壊特性はトレードオフの関係にあり、特許文献5(引張強度1800MPa以上)で求められる特性水準と、引張強さが1300MPa以上1600MPa以下の鋼材とで求められる特性水準は異なる。特許文献5の技術をそのまま応用しても、本開示で想定する強度範囲において、十分な水素トラップ能を発現できるわけではなく、異なる着想が必要となる。
The technique disclosed in Patent Document 4 requires that the steel material be subjected to quenching and tempering treatment following hot rolling. As a result, the metallographic structure of the steel material disclosed in Patent Document 4 has elongated prior austenite grain boundaries, thereby achieving a hydrogen trapping effect. The manufacturing method disclosed in Patent Document 4 cannot be applied to steel members (for example, high-strength bolts, etc.) manufactured by performing quenching and tempering after molding at room temperature.
On the other hand, the technique of Patent Literature 5 assumes a spring steel material having a tensile strength of 1800 MPa or more. In general, tensile strength and delayed fracture resistance are in a trade-off relationship, and the characteristic level required in Patent Document 5 (tensile strength of 1800 MPa or more) and the steel material with a tensile strength of 1300 MPa or more and 1600 MPa or less are required. Characteristic levels are different. Even if the technique of Patent Document 5 is applied as it is, sufficient hydrogen trapping ability cannot be expressed in the strength range assumed in the present disclosure, and a different idea is required.

以上のように、従来の技術では、引張強さが1300MPa以上1600MPa以下の鋼部材で、耐遅れ破壊特性を抜本的に向上させた高強度鋼部材を製造することには限界があった。 As described above, according to the conventional technology, there is a limit to manufacturing a high-strength steel member having a tensile strength of 1300 MPa or more and 1600 MPa or less and having drastically improved delayed fracture resistance.

そこで、本開示の課題は、上記の如き実状に鑑みてなされたものであって、耐遅れ破壊特性が良好で且つ引張強さが1300MPa以上1600MPa以下の高強度鋼部材を提供することである。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a high-strength steel member having good delayed fracture resistance and a tensile strength of 1300 MPa or more and 1600 MPa or less.

上記課題を解決する手段は、以下の態様が含まれる。 Means for solving the above problems include the following aspects.

<1>
質量%で、
C :0.25~0.50%、
Si:2.00~4.00%、
Mn:0.20~2.00%、
V :0.30~1.00%、
Mo:0.05~1.00%、
N :0.001~0.020%、
P :0.015%以下、および
S :0.015%以下、
を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、下記式(1)の値が200超であり、かつ下記式(2)の値が3.00以下である化学組成を有し、
鋼部材の表面から深さ1.0mmに位置しかつ鋼部材の表面と平行な面における鋼組織が、旧オーステナイト粒の平均アスペクト比1.3以下の焼戻しマルテンサイト組織であり、
鋼部材の引張強さが1300MPa以上1600MPa以下の高強度鋼部材。
100×%C+50×%Si+200×%V+100×%Mo ・・・式(1)
%Mo/%V ・・・式(2)
ここで、式(1)及び式(2)中、%C、%Si、%Vおよび%Moは、それぞれC、Si、V、およびMoの含有量(質量%)を表す。
<2>
質量%で、
Cr:0~2.00%、
Al:0~0.100%、
Ti:0~0.300%、
Nb:0~0.300%、
W :0~1.000%、
B :0~0.0100%、
Ni:0~3.00%、
Cu:0~2.00%、および、
REM:0~0.0200%
の1種または2種以上を含有する化学組成を有する<1>に記載の高強度鋼部材。
<3>
前記鋼部材の表面から深さ1.0mmに位置しかつ鋼部材の表面と平行な面における鋼組織が、粒径50nm以下の析出物が面積率で0.50%以上含有する請求項1または請求項2に記載の高強度鋼部材。
<1>
in % by mass,
C: 0.25 to 0.50%,
Si: 2.00 to 4.00%,
Mn: 0.20-2.00%,
V: 0.30 to 1.00%,
Mo: 0.05-1.00%,
N: 0.001 to 0.020%,
P: 0.015% or less, and S: 0.015% or less,
with the remainder consisting of Fe and impurities, having a chemical composition in which the value of the following formula (1) is greater than 200 and the value of the following formula (2) is 3.00 or less,
The steel structure in a plane parallel to the surface of the steel member located at a depth of 1.0 mm from the surface of the steel member is a tempered martensite structure with an average aspect ratio of prior austenite grains of 1.3 or less,
A high-strength steel member having a tensile strength of 1300 MPa or more and 1600 MPa or less.
100×%C+50×%Si+200×%V+100×%Mo Expression (1)
%Mo/%V Formula (2)
Here, in formulas (1) and (2), %C, %Si, %V and %Mo represent the contents (% by mass) of C, Si, V and Mo, respectively.
<2>
in % by mass,
Cr: 0 to 2.00%,
Al: 0 to 0.100%,
Ti: 0 to 0.300%,
Nb: 0 to 0.300%,
W: 0 to 1.000%,
B: 0 to 0.0100%,
Ni: 0 to 3.00%,
Cu: 0 to 2.00%, and
REM: 0-0.0200%
The high-strength steel member according to <1>, which has a chemical composition containing one or more of
<3>
2. The steel structure in a plane parallel to the surface of the steel member located at a depth of 1.0 mm from the surface of the steel member contains precipitates with a grain size of 50 nm or less in an area ratio of 0.50% or more, or The high-strength steel member according to claim 2.

本開示によれば、耐遅れ破壊特性が良好で且つ引張強さが1300MPa以上1600MPa以下の高強度鋼部材を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a high-strength steel member having good delayed fracture resistance and a tensile strength of 1300 MPa or more and 1600 MPa or less.

以下、本開示の一例である実施形態について詳細に説明する。
なお、本明細書中において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。
数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
化学組成の元素の含有量は、元素量(例えば、C量、Si量等)と表記する。
化学組成の元素の含有量について、「%」は「質量%」を意味する。
「好ましい態様の組み合わせ」は、より好ましい態様である。
An embodiment that is an example of the present disclosure will be described in detail below.
In this specification, a numerical range represented by "-" means a range including the numerical values before and after "-" as lower and upper limits.
In the numerical ranges described stepwise, the upper limit value or lower limit value described in a certain numerical range may be replaced with the upper limit value or lower limit value of another numerical range described stepwise.
In numerical ranges, the upper limit or lower limit described in a certain numerical range may be replaced with the values shown in the examples.
The term "process" is included in this term not only as an independent process, but also as long as the intended purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from other processes.
The content of the element in the chemical composition is expressed as the amount of element (for example, the amount of C, the amount of Si, etc.).
"%" means "% by mass" for the content of elements in the chemical composition.
A "combination of preferred aspects" is a more preferred aspect.

本実施形態に係る高強度鋼部材(以下、単に「鋼部材」とも称する)は、所定の元素が後述する各元素量の範囲で含み、下記式(1)の値が200超であり、かつ下記式(2)の値が3.00以下である化学組成を有する。
100×%C+50×%Si+200×%V+100×%Mo ・・・式(1)
%Mo/%V ・・・式(2)
ここで、式(1)及び式(2)中、%C、%Si、%Vおよび%Moは、それぞれC、Si、V、およびMoの含有量(質量%)を表す。
The high-strength steel member according to the present embodiment (hereinafter also simply referred to as "steel member") contains predetermined elements within the range of the amount of each element described later, the value of the following formula (1) is more than 200, and It has a chemical composition in which the value of the following formula (2) is 3.00 or less.
100×%C+50×%Si+200×%V+100×%Mo Expression (1)
%Mo/%V Formula (2)
Here, in formulas (1) and (2), %C, %Si, %V and %Mo represent the contents (% by mass) of C, Si, V and Mo, respectively.

そして、本実施形態に係る高強度鋼部材は、鋼部材の表面から深さ1.0mmに位置しかつ鋼部材の表面と平行な面における鋼組織が、旧オーステナイト粒の平均アスペクト比1.3以下の焼戻しマルテンサイト組織であり、鋼部材の引張強さが1300MPa以上1600MPa以下である。
なお、鋼部材の引張強さは、JIS Z 2241:2011に従って測定する値である。
In the high-strength steel member according to the present embodiment, the steel structure in a plane parallel to the surface of the steel member located at a depth of 1.0 mm from the surface of the steel member has an average aspect ratio of prior austenite grains of 1.3. It has the following tempered martensite structure, and the tensile strength of the steel member is 1300 MPa or more and 1600 MPa or less.
In addition, the tensile strength of a steel member is a value measured according to JIS Z 2241:2011.

本実施形態に係る高強度鋼部材は、上記構成により、耐遅れ破壊特性が良好で且つ引張強さが1300MPa以上1600MPa以下の高強度鋼部材となる。そして、本実施形態に係る高強度鋼部材は、次に示す知見により見出された。 The high-strength steel member according to the present embodiment is a high-strength steel member having good delayed fracture resistance and a tensile strength of 1300 MPa or more and 1600 MPa or less due to the above configuration. A high-strength steel member according to the present embodiment was found based on the following findings.

まず、本発明者らは、まず、焼入れ焼戻し処理によって製造した種々の強度レベルの鋼部材を用いて、遅れ破壊挙動を詳細に解析した。その結果、本発明者らは次の知見を得た。焼入れ焼戻し処理後の硬さが同じ鋼部材間で比較すると、焼入れ処理後に高温焼戻しを施すことで、耐遅れ破壊特性が向上する。また、析出物を微細に析出(特に、二次硬化現象を示すMC系炭化物を析出)させることで、高強度を保ちながら耐遅れ破壊特性を向上させることが可能である。
ただし、焼戻しに際しては、通常、炭素の拡散のみを必要とするセメンタイトが析出し、このセメンタイトを炭素供給源として、セメンタイトの溶解を伴いながらMC系炭化物が析出する。そのため、十分なMC系炭化物を析出させるには時間が掛かる難点がある。
First, the present inventors analyzed the delayed fracture behavior in detail using steel members with various strength levels manufactured by quenching and tempering. As a result, the present inventors obtained the following findings. When steel members having the same hardness after quenching and tempering are compared, high temperature tempering after quenching improves the delayed fracture resistance. In addition, by precipitating fine precipitates (in particular, precipitating MC-based carbides exhibiting a secondary hardening phenomenon), it is possible to improve delayed fracture resistance while maintaining high strength.
However, during tempering, cementite, which requires only diffusion of carbon, usually precipitates, and using this cementite as a carbon supply source, MC-based carbide precipitates with dissolution of cementite. Therefore, there is a drawback that it takes a long time to precipitate enough MC-based carbides.

これに対し、さらに、本発明者らは、次の知見を得た。2.00%以上(好ましくは3.00%以上)かつ4.00%以下のSi、0.30%以上1.00%以下のV、および0.05%以上1.00%以下のMoを含有し、かつ式(1)および式(2)を満たす鋼部材を焼入れ、550℃以上の高温で焼戻すことで、従来品との対比において、高強度を保ちながら耐遅れ破壊特性が向上した鋼部材を得られる。 On the other hand, the present inventors also obtained the following findings. 2.00% or more (preferably 3.00% or more) and 4.00% or less of Si, 0.30% or more and 1.00% or less of V, and 0.05% or more and 1.00% or less of Mo By quenching and tempering at a high temperature of 550°C or higher, steel members containing You get a steel member.

この理由は、次の通りと考えられる。上記化学組成を満たす鋼部材を焼入れ、550℃以上の高温で焼戻すと、焼入れマルテンサイト組織中で、析出物が微細な状態で析出する。特に、Siによりセメンタイトの析出が抑制され、焼戻し二次硬化現象を示す「VCを主体とするMC系炭化物」を効率よく、かつ粒径50nm以下という微細な状態で析出させることが可能となる。そして、この析出物(特にMC系炭化物)の析出が、鋼部材の表面から深さ1.0mmに位置しかつ鋼部材の表面と平行な面における鋼部材の鋼組織中で少なくとも生じる。それにより、高強度を保ちながら耐遅れ破壊特性が向上すると考えられる。 The reason for this is considered as follows. When a steel member satisfying the above chemical composition is quenched and tempered at a high temperature of 550° C. or higher, fine precipitates are formed in the quenched martensite structure. In particular, Si suppresses the precipitation of cementite, making it possible to efficiently precipitate "MC-based carbides mainly composed of VC" exhibiting the temper secondary hardening phenomenon in a fine state with a grain size of 50 nm or less. Precipitation of these precipitates (especially MC-based carbides) occurs at least in the steel structure of the steel member in a plane parallel to the surface of the steel member located at a depth of 1.0 mm from the surface of the steel member. It is believed that this improves the delayed fracture resistance while maintaining high strength.

なお、鋼部材の表面から深さ1.0mmに位置しかつ鋼部材の表面と平行な面における鋼部材の鋼組織に着目したのは、水素脆化による遅れ破壊は鋼部材の表面から深さ数百μm以上の内部でかつ応力三軸度の高い部位が起点となって発生するためである。もっとも、MC系炭化物の析出は鋼部材の表面から深さ1.0mm位置に限られず、鋼部材の任意の箇所にて進むものと考えられる。 The steel structure of the steel member located at a depth of 1.0 mm from the surface of the steel member and in a plane parallel to the surface of the steel member was focused on. This is because the stress triaxiality is generated starting from a portion with a depth of several hundred μm or more and a high degree of stress triaxiality. However, the precipitation of MC-based carbides is not limited to the position of 1.0 mm deep from the surface of the steel member, but is considered to progress at any location on the steel member.

これらの知見に基づき、本発明者らは、鋼部材の化学組成を最適に選択すれば、引張強さが1300MPa以上1600MPa以下という高強度でも、耐遅れ破壊特性に優れ、高強度ボルト、プレストレスト・コンクリート(PC)鋼棒等に適用可能な鋼部材を実現できるという結論に達した。 Based on these findings, the present inventors have found that if the chemical composition of the steel member is optimally selected, it has excellent delayed fracture resistance even with a high tensile strength of 1300 MPa or more and 1600 MPa or less. It was concluded that a steel member applicable to concrete (PC) steel bars and the like could be realized.

よって、以上の知見により、本実施形態に係る鋼部材は、上記構成により、耐遅れ破壊特性が良好で且つ引張強さが1300MPa以上1600MPa以下の高強度鋼部材となることが見出された。 Therefore, based on the above findings, it was found that the steel member according to the present embodiment is a high-strength steel member having good delayed fracture resistance and a tensile strength of 1300 MPa or more and 1600 MPa or less.

(化学組成)
以下、本実施形態に係る鋼部材の化学組成の限定理由について述べる。
(chemical composition)
Hereinafter, reasons for limiting the chemical composition of the steel member according to the present embodiment will be described.

-C:0.25~0.50%-
Cは、鋼部材の強度を確保する上で必須の元素である。C量が0.25%未満では所要の強度が得られない。一方、C量が0.50%を超えると靭性を劣化させると共に、耐遅れ破壊特性も劣化させる。そのため、C量は0.25~0.50%とする。
C量の下限は、好ましくは0.30%以上である。
C量の上限は、好ましくは0.45%以下、より好ましくは0.39%以下である。
-C: 0.25 to 0.50%-
C is an essential element for ensuring the strength of steel members. If the amount of C is less than 0.25%, the required strength cannot be obtained. On the other hand, when the amount of C exceeds 0.50%, the toughness is deteriorated, and the delayed fracture resistance is also deteriorated. Therefore, the amount of C is set to 0.25 to 0.50%.
The lower limit of the amount of C is preferably 0.30% or more.
The upper limit of the amount of C is preferably 0.45% or less, more preferably 0.39% or less.

-Si:2.00~4.00%-
Siは、焼戻し時のセメンタイトの析出を抑制する効果を有し、本開示において重要な元素である。Siが2.00%以上含まれた鋼部材を焼入れ、焼戻しを行うと、焼戻しの際にSiの効果によって粗大なセメンタイトの析出が抑制され、それに替えて、微細なε炭化物が形成される。それにより、微細な析出物が析出し易くなる。
Siは、粗大なセメンタイトの析出を抑制することが可能なため、MC系炭化物の析出を促進する作用がある。セメンタイトを経由せずにMC系炭化物を析出させると、析出するMC系炭化物は、微細、かつ多数多量となる。さらに、Siは固溶強化作用があり、鋼の強度を高める効果を有する。こういった観点から、Si量を2.00%以上としている。一方、Si量が過度に多く、4.00%を超えると、上述した効果が飽和すると同時に、Siの粒界偏析によって粒界が脆化し、耐遅れ破壊特性の低下の要因となる。そのため、Si量を2.00~4.00%とした。
Si量の下限は、好ましくは2.50%以上であり、より好ましくは、3.00%以上である。
Si量の上限は、好ましくは3.50%以下である。
なお、Siは、従来、フェライトの固溶強化により延靱を低下させるため、耐遅れ破壊特性を損なうとされていた。しかし、本発明者らにより、高Si量(Si:2.00%~4.00%)の領域では、むしろ耐遅れ破壊特性を向上させることができるとの知見が得られた。
-Si: 2.00 to 4.00%-
Si has the effect of suppressing precipitation of cementite during tempering, and is an important element in the present disclosure. When a steel member containing 2.00% or more of Si is quenched and tempered, precipitation of coarse cementite is suppressed by the effect of Si during tempering, and fine ε-carbides are formed instead. As a result, fine precipitates are easily precipitated.
Since Si can suppress the precipitation of coarse cementite, it has the effect of promoting the precipitation of MC-based carbides. When the MC-based carbides are precipitated without going through cementite, the precipitated MC-based carbides are fine and in large numbers. Furthermore, Si has a solid-solution strengthening effect and has the effect of increasing the strength of steel. From this point of view, the amount of Si is set to 2.00% or more. On the other hand, if the amount of Si is excessively large, exceeding 4.00%, the above-mentioned effects are saturated, and at the same time, grain boundaries become embrittled due to grain boundary segregation of Si, which causes deterioration of delayed fracture resistance. Therefore, the amount of Si is set to 2.00 to 4.00%.
The lower limit of the Si content is preferably 2.50% or more, more preferably 3.00% or more.
The upper limit of the amount of Si is preferably 3.50% or less.
Incidentally, Si has been conventionally believed to impair the delayed fracture resistance because it lowers the ductility by solid-solution strengthening of ferrite. However, the inventors of the present invention have found that the delayed fracture resistance can rather be improved in the region of high Si content (Si: 2.00% to 4.00%).

-Mn:0.20~2.00%-
Mnは、脱酸、脱硫のために必要であるばかりでなく、マルテンサイト組織を得るための焼入性を高める有効な元素である。Mn量が0.20%未満では上記効果が得られない。一方、Mn量が2.00%を超えるとオーステナイト域加熱時に粒界に偏析し、粒界を脆化させると共に、耐遅れ破壊特性を劣化させる。そのため、Mn量は0.20~2.00%とする。
Mn量の下限は、好ましくは0.50%以下である。
Mn量の上限は、好ましくは1.50%以下である。
-Mn: 0.20 to 2.00%-
Mn is not only necessary for deoxidation and desulfurization, but is also an effective element for improving hardenability for obtaining a martensite structure. If the Mn content is less than 0.20%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, if the amount of Mn exceeds 2.00%, it segregates at the grain boundaries during heating in the austenitic region, embrittles the grain boundaries, and deteriorates the delayed fracture resistance. Therefore, the Mn content is set to 0.20 to 2.00%.
The lower limit of the Mn amount is preferably 0.50% or less.
The upper limit of the amount of Mn is preferably 1.50% or less.

-V:0.30~1.00%-
Vは、焼戻し二次硬化現象を生じさせるMC系炭化物を析出させるのに有効な元素である。ただし、V量が0.30%以上でなければ上記効果が少ない。V量が1.00%を超えると上記効果は飽和する。また、V量が1.00%を超えて含有すると、変形抵抗の増大により加工性が損なわれる。そのため、V量は0.30~1.00%とする。
V量の下限は、好ましくは0.35%以上である。
V量の上限は、好ましくは0.60%以下である。
-V: 0.30 to 1.00%-
V is an element effective for precipitating MC-based carbides that cause secondary hardening after tempering. However, if the amount of V is 0.30% or more, the above effect is small. When the amount of V exceeds 1.00%, the above effect saturates. Also, if the V content exceeds 1.00%, workability is impaired due to an increase in deformation resistance. Therefore, the V amount is set to 0.30 to 1.00%.
The lower limit of the V content is preferably 0.35% or more.
The upper limit of the V content is preferably 0.60% or less.

-Mo:0.05~1.00%-
Moは、Vとともに鋼部材に含有された場合、Vとの複合効果によりMC系炭化物として析出し、さらにMC系炭化物を微細化させる効果がある。ただし、Mo量が0.05%以上でなければ上記効果が少ない。
Mo量が1.00%を超えると上記効果は飽和するばかりでなく、Mo量が過剰に含有すると、MC系炭化物として単独で析出し、MC系炭化物の析出量を抑制するため、焼戻し二次硬化量を減少させる。そのため、Mo量は0.05~1.0%とする。
Mo量の下限は、好ましくは0.20%以上である。
Mo量の上限は、好ましくは0.80%以下である。
-Mo: 0.05 to 1.00%-
When Mo is contained in a steel member together with V, it precipitates as MC-based carbide due to a combined effect with V, and has the effect of further refining the MC-based carbide. However, the above effect is small unless the Mo content is 0.05% or more.
When the Mo content exceeds 1.00%, not only does the above effect saturate, but when the Mo content is excessive, M 2 C-based carbide precipitates alone, suppressing the precipitation amount of MC-based carbide, so tempering is required. Reduce the amount of secondary curing. Therefore, the Mo content is set to 0.05 to 1.0%.
The lower limit of Mo content is preferably 0.20% or more.
The upper limit of Mo content is preferably 0.80% or less.

-N:0.001~0.020%-
Nは、V、Al、Nb、Ti等の窒化物を形成することによって旧オーステナイト粒の微細化、降伏強度の増加の効果がある。N量が0.001%未満ではその効果が小さい。N量が0.020%を超えると上記効果が飽和する。そのため、N量は0.001~0.020%とする。
-N: 0.001 to 0.020%-
N has the effect of refining prior austenite grains and increasing yield strength by forming nitrides of V, Al, Nb, Ti, and the like. If the amount of N is less than 0.001%, the effect is small. When the amount of N exceeds 0.020%, the above effect saturates. Therefore, the amount of N is set to 0.001 to 0.020%.

-P :0.015%以下-
Pは、不純物として鋼中に含まれる。P量が0.015%を超えると、耐遅れ破壊特性が低下する。よって、P量は、0.015%以下とする。
P含有量は極力低くすることがよく、P含有量の下限値は理想的には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。よって、P含有量の実質的な下限値は、例えば、0.002%である。
-P: 0.015% or less-
P is contained in steel as an impurity. When the amount of P exceeds 0.015%, the delayed fracture resistance deteriorates. Therefore, the amount of P is set to 0.015% or less.
The P content should be as low as possible, and the lower limit of the P content is ideally 0%. However, removing P more than necessary increases the manufacturing cost. Therefore, the substantial lower limit of the P content is, for example, 0.002%.

-S :0.015%以下-
Sは、不純物として鋼中に含まれる。S量が0.015%を超えると、耐遅れ破壊特性が低下する。よって、S量は、0.015%以下とする。
S量は極力低くすることがよく、S含有量の下限値は理想的には0%である。しかし、Sの除去を必要以上に行った場合、製造コストが増大する。よって、S量の実質的な下限値は、例えば、0.002%である。
-S: 0.015% or less-
S is contained in steel as an impurity. When the amount of S exceeds 0.015%, the delayed fracture resistance deteriorates. Therefore, the amount of S is set to 0.015% or less.
The S content is preferably as low as possible, and the lower limit of the S content is ideally 0%. However, removing S more than necessary increases the manufacturing cost. Therefore, the substantial lower limit of the amount of S is, for example, 0.002%.

-式(1)-
本実施形態に係る鋼部材は、上記元素の化学組成を満足した上で、下記式(1)の値を200超とする。それにより、鋼部材の耐遅れ破壊特性を向上させつつ、後述する550℃以上の焼戻しで1300MPa以上の鋼部材の引張強さが確保できる。
式(1)の値は、鋼部材の引張強さ確保および耐遅れ破壊特性向上の観点から、220以上が好ましく、250以上がより好ましい。ただし、靭性確保の観点から、式(1)の値の上限は、500以下がよい。
100×%C+50×%Si+200×%V+100×%Mo・・・(1)
ここで、%C、%Si、%Vおよび%Moは、それぞれC、Si、V、およびMoの含有量(質量%)を表す。
-Formula (1)-
In the steel member according to the present embodiment, the value of the following formula (1) is set to more than 200 while satisfying the chemical composition of the above elements. As a result, it is possible to secure the tensile strength of the steel member of 1300 MPa or more by tempering at 550° C. or more, which will be described later, while improving the delayed fracture resistance of the steel member.
The value of formula (1) is preferably 220 or more, more preferably 250 or more, from the viewpoint of ensuring the tensile strength of the steel member and improving the delayed fracture resistance. However, from the viewpoint of ensuring toughness, the upper limit of the value of formula (1) is preferably 500 or less.
100×%C+50×%Si+200×%V+100×%Mo (1)
Here, %C, %Si, %V and %Mo represent the content (% by mass) of C, Si, V and Mo, respectively.

-式(2)-
本実施形態に係る鋼部材は、VおよびMoを必須元素とし、所定の割合で両元素を含む。鋼中において、VとMoとの複合効果を得るために、上記元素の化学組成を満足した上で、下記式(2)の値を3.00以下とする。それにより、微細なMC系炭化物が多量に析出し、後述する550℃以上の焼戻しで1300MPa以上の鋼部材の引張強さを確保しつつ、鋼部材の耐遅れ破壊特性を向上できる。一方、式(2)の値が3.00を超えると、MC系の炭化物が析出することにより、MC系炭化物の析出が抑制され、十分な特性が実現されない。
式(2)の値は、鋼部材の引張強さ確保および耐遅れ破壊特性向上の観点から、2.50以下が好ましく、2.00以下がより好ましい。ただし、水素トラップ量の観点から、式(2)の値の下限は、0.30以上がよい。
%Mo/%V ・・・式(2)
ここで、%Vおよび%Moは、それぞれV、およびMoの含有量(質量%)を表す。
-Formula (2)-
The steel member according to the present embodiment has V and Mo as essential elements, and contains both elements in a predetermined ratio. In order to obtain a combined effect of V and Mo in steel, the value of the following formula (2) is set to 3.00 or less after satisfying the chemical composition of the above elements. As a result, a large amount of fine MC-based carbides are precipitated, and the delayed fracture resistance of the steel member can be improved while ensuring the steel member's tensile strength of 1300 MPa or more by tempering at 550° C. or higher, which will be described later. On the other hand, if the value of formula (2) exceeds 3.00, the precipitation of M 2 C-based carbides is suppressed, and sufficient properties are not realized.
From the viewpoint of ensuring the tensile strength of the steel member and improving the delayed fracture resistance, the value of formula (2) is preferably 2.50 or less, more preferably 2.00 or less. However, from the viewpoint of hydrogen trapping amount, the lower limit of the value of formula (2) is preferably 0.30 or more.
%Mo/%V Formula (2)
Here, %V and %Mo represent V and Mo contents (% by mass), respectively.

-選択元素-
本実施形態に係る鋼部材は、上記元素以外に、下記に示す元素を1種または2種以上、さらに含有してもよい。もっとも、下記の元素をいずれも含まない鋼においても、本開示の目的は達成される。
Cr:0~2.00%(好ましくは0.05~2.00%)
Al:0~0.100%(好ましくは0.005~0.100%)、
Ti:0~0.300%(好ましくは0.005~0.300%)、
Nb:0~0.300%(好ましくは0.005~0.300%)、
W :0~1.000%(好ましくは0.005~1.000%)、
B :0~0.0100%(好ましくは0.0003~0.0100%)、
Ni:0~3.00%(好ましくは0.05~3.00%)、
Cu:0~2.00%((好ましくは0.05~2.00%)、および
REM:0~0.0200%(好ましくは0.0020~0.0200%)。
- Selected elements -
The steel member according to the present embodiment may further contain one or more of the following elements in addition to the above elements. However, the object of the present disclosure can be achieved even in steels that do not contain any of the following elements.
Cr: 0-2.00% (preferably 0.05-2.00%)
Al: 0 to 0.100% (preferably 0.005 to 0.100%),
Ti: 0 to 0.300% (preferably 0.005 to 0.300%),
Nb: 0 to 0.300% (preferably 0.005 to 0.300%),
W: 0 to 1.000% (preferably 0.005 to 1.000%),
B: 0 to 0.0100% (preferably 0.0003 to 0.0100%),
Ni: 0 to 3.00% (preferably 0.05 to 3.00%),
Cu: 0-2.00% (preferably 0.05-2.00%), and REM: 0-0.0200% (preferably 0.0020-0.0200%).

-Cr:0.05~2.00%-
Crは、焼入性の向上および焼戻し処理時の軟化抵抗を増加させる有効な元素である。Cr量が0.05%未満では上記効果が十分に発揮でき難い。一方、Cr量が2.00%を超えると靭性の劣化、冷間加工性の劣化、および耐遅れ破壊特性の低下を招く。そのため、Cr量は0.05~2.00%とすることが好ましい。
Cr量の下限は、より好ましくは0.20%以上である。
Cr量の上限は、より好ましくは1.50%以下である。
-Cr: 0.05 to 2.00%-
Cr is an effective element for improving hardenability and increasing softening resistance during tempering. If the Cr content is less than 0.05%, the above effect cannot be sufficiently exhibited. On the other hand, when the Cr content exceeds 2.00%, deterioration in toughness, deterioration in cold workability, and deterioration in delayed fracture resistance are caused. Therefore, the Cr content is preferably 0.05 to 2.00%.
The lower limit of Cr content is more preferably 0.20% or more.
The upper limit of the Cr content is more preferably 1.50% or less.

-Al:0.005~0.100%-
Alは、脱酸および熱処理時においてAlNを形成することによりオーステナイト粒の粗大化を防止する効果とともにNを固定する効果も有している。Al量が0.005%未満では上記効果が発揮され難い。Al量が0.100%を超えると上記効果は飽和する。そのため、Al量は0.005~0.100%とすることが好ましい。
-Al: 0.005 to 0.100%-
Al has the effect of preventing coarsening of austenite grains and fixing N by forming AlN during deoxidation and heat treatment. If the Al content is less than 0.005%, the above effects are difficult to achieve. When the amount of Al exceeds 0.100%, the above effects are saturated. Therefore, the Al content is preferably 0.005 to 0.100%.

-Ti:0.005~0.300%-
Tiは、Alと同様に脱酸および熱処理時においてTiNを形成することによりオーステナイト粒の粗大化を防止する効果と共に、Nを固定する効果も有している。Ti量が0.005%未満では上記効果が発揮され難い。Ti量が0.300%を超えると上記効果は飽和する。そのため、Ti量は0.005~0.300%とすることが好ましい。Tiの上限は、0.100%、もしくは0.050%であってもよい。
-Ti: 0.005 to 0.300%-
Ti has the effect of preventing the austenite grains from coarsening by forming TiN during deoxidation and heat treatment, as with Al, and has the effect of fixing N as well. If the Ti content is less than 0.005%, the above effects are difficult to achieve. When the Ti amount exceeds 0.300%, the above effects are saturated. Therefore, the Ti content is preferably 0.005 to 0.300%. The upper limit of Ti may be 0.100% or 0.050%.

-Nb:0.005~0.300%-
Nbは、炭窒化物を生成することにより、オーステナイト粒を微細化させるために有効な元素である。Nb量が0.005%未満では上記効果が不十分であることがある。一方、Nb量が0.300%を超えると上記効果が飽和する。そのため、Nb量は0.005~0.300%とすることが好ましい。Nbの上限は、0.100%、もしくは0.050%であってもよい。
-Nb: 0.005 to 0.300%-
Nb is an element effective for refining austenite grains by forming carbonitrides. If the Nb content is less than 0.005%, the above effect may be insufficient. On the other hand, when the amount of Nb exceeds 0.300%, the above effect is saturated. Therefore, the Nb content is preferably 0.005 to 0.300%. The upper limit of Nb may be 0.100% or 0.050%.

-W:0.005~1.000%-
Wは、Nbと同様に炭窒化物を生成することにより、オーステナイト粒を微細化させるために有効な元素である。W量が0.005%未満では上記効果が不十分であることがある。一方、W量が1.000%を超えると上記効果が飽和する。そのため、W量は0.005~1.000%とすることが好ましい。
-W: 0.005 to 1.000%-
W, like Nb, is an element effective in refining austenite grains by forming carbonitrides. If the W content is less than 0.005%, the above effect may be insufficient. On the other hand, when the amount of W exceeds 1.000%, the above effect is saturated. Therefore, the W content is preferably 0.005 to 1.000%.

-B:0.0003~0.0100%-
Bは、粒界破壊を抑制し耐遅れ破壊特性を向上させる効果がある。さらに、Bは、オーステナイト粒界に偏析することにより、焼入性を著しく高める。B量が0.0003%未満では上記効果が発揮され難い。B量が0.0100%を超えると上記効果は飽和する。そのため、B量は0.0003~0.0100%とすることが好ましい。Bの上限は、0.0050%以下であってもよい。
-B: 0.0003 to 0.0100%-
B has the effect of suppressing intergranular fracture and improving delayed fracture resistance. Furthermore, B remarkably enhances the hardenability by segregating at the austenite grain boundaries. If the amount of B is less than 0.0003%, the above effects are difficult to achieve. When the amount of B exceeds 0.0100%, the above effect saturates. Therefore, the B content is preferably 0.0003 to 0.0100%. The upper limit of B may be 0.0050% or less.

-Ni:0.05~3.00%-
Niは、高強度化に伴って劣化する延性を向上させるとともに、熱処理時の焼入性を向上させて引張強さを増加させる効果がある。Ni量が0.05%未満では上記効果が少ない。一方、Ni量が3.00%を超えると含有量に見合う効果が発揮できない。そのため、Ni量は0.05~3.00%とすることが好ましい。Niの上限は、1.00%以下、または0.50%以下であってもよい。
-Ni: 0.05 to 3.00%-
Ni has the effect of improving the ductility, which deteriorates as the strength increases, and also improving the hardenability during heat treatment to increase the tensile strength. If the Ni content is less than 0.05%, the above effect is small. On the other hand, if the amount of Ni exceeds 3.00%, the effect corresponding to the content cannot be exhibited. Therefore, the Ni content is preferably 0.05 to 3.00%. The upper limit of Ni may be 1.00% or less, or 0.50% or less.

-Cu:0.05~2.00%-
Cuは、焼戻し軟化抵抗を高めるために有効な元素である。Cu量が0.05%未満では効果が発揮できない。Cu量が2.00%を超えると熱間加工性が劣化する。そのため、Cu量は0.05~2.00%とすることが好ましい。Cuの上限は、1.00%以下、または0.50%以下であってもよい。
-Cu: 0.05 to 2.00%-
Cu is an effective element for increasing temper softening resistance. If the amount of Cu is less than 0.05%, the effect cannot be exhibited. If the amount of Cu exceeds 2.00%, the hot workability deteriorates. Therefore, the Cu content is preferably 0.05 to 2.00%. The upper limit of Cu may be 1.00% or less, or 0.50% or less.

-REM:0.0020~0.0200%-
REMは、圧延時及び熱間鍛造時にMnS粒子の伸延が抑制され、冷間鍛造時の割れを抑制する効果が得られる。REM量が0.0020%未満では効果が発揮でき難い。REM量が0.0200%を超えると、その効果は飽和する。そのため、REM量は、0.0020~0.0200%とすることが好ましい。REMの上限は、0.0100%、または0.0050%であってもよい。
-REM: 0.0020 to 0.0200%-
REM suppresses elongation of MnS particles during rolling and hot forging, and has the effect of suppressing cracking during cold forging. If the amount of REM is less than 0.0020%, it is difficult to exhibit the effect. When the amount of REM exceeds 0.0200%, the effect saturates. Therefore, the REM amount is preferably 0.0020 to 0.0200%. The upper limit of REM may be 0.0100%, or 0.0050%.

なお、「REM」とはSc、Y、及びランタノイドの合計17元素の総称であり、REMの含有量はREMのうちの1種または2種以上の元素の合計含有量を指す。また、REMについては一般的にミッシュメタルに含有される。このため、例えば、REMは、REM量が上記の範囲となるように、ミッシュメタルの形で添加してもよい。 "REM" is a generic term for a total of 17 elements including Sc, Y, and lanthanoids, and the content of REM refers to the total content of one or more elements in REM. REM is generally contained in misch metal. Therefore, for example, REM may be added in the form of misch metal so that the amount of REM is within the above range.

-残部-
本実施形態に係る鋼部材の化学組成において、残部は、Fe及び不純物である。
ここで、不純物とは、原材料に含まれる成分、または、製造の工程で混入する成分であって、意図的に含有させたものではない成分を指す。さらに、不純物は、意図的に含有させた成分であっても、鋼部材の性能に影響を与えない範囲の量で含有する成分も含む。
本実施形態に係る鋼部材は、不純物として、例えば、PおよびS以外にも、O,Pb,Ca,Mg,Sb,Bi,Co,As,Ta,Sn,In,Zr,Te,Se,Zn等の元素を含有する可能性が考えられる。いずれの元素においても、含有量が以下の水準内であれば、耐遅れ破壊特性に影響を与えず、特段の問題は生じない。
O:0.0040%以下
Pb:0.01%以下
Ca:0.0010%以下
Mg:0.0010%以下
Sb:0.10%以下
Bi:0.10%以下
Co:0.10%以下
As:0.05%以下
Ta:0.10%以下
Sn:0.05%以下
In:0.01%以下
Zr:0.05%以下
Te:0.005%以下
Se:0.005%以下
Zn:0.10%以下
-Remainder-
In the chemical composition of the steel member according to this embodiment, the balance is Fe and impurities.
Here, the term "impurity" refers to a component contained in raw materials or a component mixed in during the manufacturing process and not intentionally included. Furthermore, the impurities also include components that are included in an amount within a range that does not affect the performance of the steel member, even if they are components that are intentionally included.
The steel member according to the present embodiment contains, as impurities, other than P and S, for example, O, Pb, Ca, Mg, Sb, Bi, Co, As, Ta, Sn, In, Zr, Te, Se, and Zn. Possibility of containing elements such as In any element, if the content is within the following levels, it does not affect the delayed fracture resistance, and no particular problem occurs.
O: 0.0040% or less Pb: 0.01% or less Ca: 0.0010% or less Mg: 0.0010% or less Sb: 0.10% or less Bi: 0.10% or less Co: 0.10% or less As : 0.05% or less Ta: 0.10% or less Sn: 0.05% or less In: 0.01% or less Zr: 0.05% or less Te: 0.005% or less Se: 0.005% or less Zn: 0.10% or less

(組織形態)
本実施形態に係る鋼部材は、鋼部材の表面から深さ1.0mmに位置しかつ鋼部材の表面と平行な面における鋼組織が、旧オーステナイト粒のアスペクト比1.3以下の焼戻しマルテンサイト組織である。これは、本実施形態に係る鋼部材は、室温から再加熱して焼入れ焼戻しを行う際、熱間での加工(熱間圧延または熱間鍛造など)を経由せずに製造されるからである。
(Organizational form)
In the steel member according to the present embodiment, the steel structure in a plane parallel to the surface of the steel member located at a depth of 1.0 mm from the surface of the steel member is tempered martensite with an aspect ratio of prior austenite grains of 1.3 or less. Organization. This is because the steel member according to the present embodiment is manufactured without hot working (such as hot rolling or hot forging) when reheating from room temperature to perform quenching and tempering. .

ここで、「鋼組織が焼戻しマルテンサイト組織」であるとは、金属組織が焼入れ焼戻しによって形成されたものであり、その主体が焼戻しマルテンサイトであることを指す。焼入れ焼戻しによって形成される金属組織においては、微量ながら、非・焼戻しマルテンサイトが含有されることがある。たとえば、焼入れ焼戻し処理によって形成される金属組織には、焼入れによって発生した残留オーステナイトが焼戻しで分解されて形成されるフェライトまたはセメンタイト組織も微量に含まれることがある。これらは、焼戻しマルテンサイトから分離して判別することが難しい。仮に判別できた場合、焼戻しマルテンサイト以外の組織(パーライト、フェライト、セメンタイト)が少し(具体的には、面積率で10%以下)含まれるとしても本開示の目的は達成できる。すなわち、本開示においては、「焼戻しマルテンサイト組織」とは、金属組織の主体が焼戻しマルテンサイトであり、その他組織(パーライト、フェライト、セメンタイト)の面積率の総和が10%以下である金属組織を指す。 Here, "the steel structure is a tempered martensite structure" means that the metal structure is formed by quenching and tempering, and the main component is tempered martensite. A metal structure formed by quenching and tempering may contain a very small amount of untempered martensite. For example, a metal structure formed by quenching and tempering may contain a small amount of ferrite or cementite structure formed by tempering decomposition of retained austenite generated by quenching. These are difficult to distinguish separately from tempered martensite. If it can be determined, the object of the present disclosure can be achieved even if a small amount of structure (pearlite, ferrite, cementite) other than tempered martensite is included (specifically, 10% or less in terms of area ratio). That is, in the present disclosure, "tempered martensite structure" means a metal structure in which the main part of the metal structure is tempered martensite and the total area ratio of other structures (pearlite, ferrite, cementite) is 10% or less. Point.

(旧オーステナイト粒界の平均アスペクト比)
本実施形態に係る鋼部材は、用いられる形状に常温で成形された後(又は成形工程を経ず)に、常温から再加熱して焼入れおよび焼戻し処理をなされることを想定している。つまり、本実施形態では、鋼部材は熱間圧延による旧オーステナイト粒の伸長化が行われない。したがって、焼入れ処理の際に一時的に形成されるオーステナイト粒は等方的となる。そのため、完成した鋼部材においても、旧オーステナイト粒界は等方的となり、旧オーステナイト粒の平均アスペクト比は1.3以下である。
(Average aspect ratio of prior austenite grain boundaries)
It is assumed that the steel member according to the present embodiment is quenched and tempered by being reheated from room temperature after being formed into the shape to be used at room temperature (or without undergoing a forming process). That is, in the present embodiment, the steel member is not subjected to elongation of prior austenite grains by hot rolling. Therefore, the austenite grains that are temporarily formed during the quenching process are isotropic. Therefore, even in the finished steel member, the prior austenite grain boundaries are isotropic, and the average aspect ratio of the prior austenite grains is 1.3 or less.

ここで、旧オーステナイト粒の平均アスペクト比は、次の通り測定する。
測定対象となる鋼部材の任意の部位から、鋼部材の表面から深さ1.0mmに位置しかつ鋼部材の長手方向に平行な表面と平行な面(以下「測定面」とも称する)を有する部位を採取し、採取物の測定面を研磨およびエッチングを行って試験片を作製した。エッチングは、40~60℃程度とした3~5%のピクラール溶液(ピクリン酸及びエチルアルコールを混合した溶液)に、30sec~2minの間、観察面を浸漬する方法を用いる。腐食後は、試料の観察面を直ちに十分に水洗いした後、冷風もしくは温風で速やかに乾燥する。
次に、エッチングされた測定面から、視野200μm×200μmの光学顕微鏡画像(倍率は500倍)を撮像した。撮像された画像に含まれる各旧オーステナイト粒において、アスペクト比を測定し、測定されたアスペクト比の平均値(平均アスペクト比)を算出する。旧オーステナイト粒界のアスペクト比は、長径(旧オーステナイト粒内において、最も距離が離れた2点間距離)と、短径(当該旧オーステナイト粒界の、前記長径に垂直な方向の最大幅)との比によって求めた。
Here, the average aspect ratio of prior austenite grains is measured as follows.
A surface parallel to the surface parallel to the longitudinal direction of the steel member located at a depth of 1.0 mm from the surface of the steel member (hereinafter also referred to as "measurement surface") from an arbitrary part of the steel member to be measured. A site was taken, and the measurement surface of the sample was ground and etched to prepare a test specimen. Etching is performed by immersing the viewing surface in a 3-5% picral solution (mixed solution of picric acid and ethyl alcohol) at about 40-60° C. for 30 sec-2 min. After corrosion, immediately wash the observation surface of the sample thoroughly with water, and then quickly dry it with cool or warm air.
Next, an optical microscope image (magnification: 500 times) with a field of view of 200 μm×200 μm was taken from the etched measurement surface. The aspect ratio is measured for each prior austenite grain included in the captured image, and the average value of the measured aspect ratios (average aspect ratio) is calculated. The aspect ratio of the prior austenite grain boundary is the major axis (the distance between the two points with the longest distance in the prior austenite grain) and the minor axis (the maximum width of the prior austenite grain boundary in the direction perpendicular to the major axis). It was obtained by the ratio of

(析出物)
本実施形態に係る鋼部材では、鋼部材の表面付近に、VCを主体とするMC系炭化物を微細に析出させることが好ましい。発明者の知見によれば、上記の成分系かつ後述する製造方法により製造された鋼部材では、特に50nm以下の粒径の析出物は、ほとんどがVCを主体とするMC系炭化物となることが多い。すなわち、粒径50nm以下の析出物の析出量を所定以上とすることにより、VCを主体とする微細なMC系炭化物が確保され、引張強度と耐遅れ破壊特性との両立が可能になる易くなると考えられる。
(precipitate)
In the steel member according to the present embodiment, it is preferable to precipitate fine MC-based carbides mainly composed of VC in the vicinity of the surface of the steel member. According to the findings of the inventors, in the steel member manufactured by the above-described composition system and the manufacturing method described later, precipitates with grain sizes of 50 nm or less in particular are mostly MC-based carbides mainly composed of VC. many. That is, by setting the precipitation amount of precipitates having a grain size of 50 nm or less to a predetermined amount or more, fine MC-based carbides mainly composed of VC are secured, and it becomes easier to achieve both tensile strength and delayed fracture resistance. Conceivable.

VCを主体とするMC系炭化物が微細に存在すると、同炭化物が水素トラップとして機能し、耐遅れ破壊特性がより改善されると推測される。さらに、VCを主体とするMC系炭化物は焼戻し二次硬化能を有し、引張強度を高める。炭化物が非・MC系炭化物となる場合には、このような効果が低減する傾向がある。非・MC系炭化物の典型例としては、MC系炭化物があげられる。It is presumed that when minute MC-based carbides mainly composed of VC are present, the carbides function as hydrogen traps and the delayed fracture resistance is further improved. Furthermore, MC-based carbides mainly composed of VC have tempering secondary hardening ability and increase tensile strength. Such an effect tends to be reduced when the carbide is a non-MC carbide. A typical example of non-MC carbide is M 2 C carbide.

本実施形態に係る鋼部材において、鋼部材の表面から深さ1.0mmに位置しかつ鋼部材の表面と平行な面における鋼組織は、粒径(具体的には円相当径)50nm以下の析出物が面積率で0.50%以上含有していることが好ましい。微細な析出物が面積率で0.50%以上含有することで、高強度を保ちながら耐遅れ破壊特性がさらに向上する。その理由は、上述したVCを主体とするMC系炭化物が十分に確保され、水素トラップ機能および焼戻し二次硬化現象が実現されると推測されるためである。
析出物の面積率は、引張強さ確保および耐遅れ破壊特性向上の観点から、0.60%以上が好ましく、0.70%がより好ましい。ただし、靭性確保の観点から、析出物の面積率の上限は、1.50%以下が好ましく、1.00%以下がより好ましい。
In the steel member according to the present embodiment, the steel structure in a plane parallel to the surface of the steel member located at a depth of 1.0 mm from the surface of the steel member has a grain size (specifically, equivalent circle diameter) of 50 nm or less. It is preferable that the precipitates contain 0.50% or more in terms of area ratio. By containing fine precipitates in an area ratio of 0.50% or more, the delayed fracture resistance is further improved while maintaining high strength. The reason for this is presumed to be that the above-mentioned MC-based carbides mainly composed of VC are sufficiently ensured, and the hydrogen trapping function and the secondary temper hardening phenomenon are realized.
The area ratio of precipitates is preferably 0.60% or more, more preferably 0.70%, from the viewpoint of securing tensile strength and improving delayed fracture resistance. However, from the viewpoint of ensuring toughness, the upper limit of the area ratio of precipitates is preferably 1.50% or less, more preferably 1.00% or less.

具体的には、鋼部材の表面から深さ1.0mmに位置しかつ鋼部材の表面と平行な面における鋼組織は、VC(V炭化物)を主体とするMC系炭化物を面積率で0.50%以上含有することが特に好ましい。 Specifically, the steel structure in a plane located at a depth of 1.0 mm from the surface of the steel member and parallel to the surface of the steel member has MC-based carbides mainly composed of VC (V-carbides) with an area ratio of 0.05 mm. It is particularly preferable to contain 50% or more.

ここで、VCを主体とするMC系炭化物とは、V炭化物単独の炭化物に限定されず、V炭化物とV以外の元素の炭化物との複合炭化物であって、炭化物全体に占めるV炭化物の質量比が最も多い複合炭化物も含む。 Here, the MC-based carbides mainly composed of VC are not limited to carbides of V carbide alone, but are composite carbides of V carbides and carbides of elements other than V, and the mass ratio of V carbides to the total carbides. Also includes composite carbides with the highest amount of

析出物の面積率は、抽出レプリカ法により試験片を作製し、エネルギー分散型X線分析装置(EDS)付き透過型顕微鏡(TEM)を用いて行う。具体的には、次の通りである。 The area ratio of precipitates is determined by using a transmission microscope (TEM) equipped with an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS) after preparing a test piece by the extraction replica method. Specifically, it is as follows.

測定対象となる鋼部材の任意の部位から、鋼部材の表面から深さ1.0mmに位置しかつ鋼部材の表面と平行な面(以下「測定面」とも称する)を有する部位を採取し、抽出レプリカ法により試験片を作製する。 A portion having a surface (hereinafter also referred to as "measurement surface") parallel to the surface of the steel member located at a depth of 1.0 mm from the surface of the steel member is sampled from an arbitrary portion of the steel member to be measured, A test piece is prepared by the extraction replica method.

ここで、抽出レプリカ法による試験片の作製は、次の通りである。まず、鋼部材から採取した採取物の測定面を電解研磨する。電解研磨後の採取物の測定面を、10%アセチルアセトン-1%塩化テトラメチルアンモニウム(TMAC)-メタノール溶液を用いて-200mVの電位で定電位電解する。電流密度は、20mA/cmであった。また、本開示の試料においては、通電面積が0.8cmとなる条件で電解研磨を行った。これにより、析出物及び介在物が採取物の測定面から露出する。通電時間は60secである。
電解後の採取物の測定面にアセチルセルロースフィルムを貼り付けた後に、フィルムを剥がし、析出物および介在物をフィルム上に転写する。転写したフィルムにカーボン蒸着を行ない、カーボン蒸着膜を作成する。カーボン蒸着膜を酢酸メチル溶液に浸漬してアセチルセルロースフィルムを溶解し、試験片として抽出レプリカ膜を得る。作製した抽出レプリカ膜は、直径が3mmの円板状である。
Here, preparation of the test piece by the extraction replica method is as follows. First, the measurement surface of the sample taken from the steel member is electrolytically polished. After electropolishing, the measurement surface of the specimen is subjected to constant potential electrolysis at a potential of −200 mV using a 10% acetylacetone-1% tetramethylammonium chloride (TMAC)-methanol solution. The current density was 20 mA/cm 2 . In addition, the sample of the present disclosure was electropolished under the condition that the current-carrying area was 0.8 cm 2 . As a result, precipitates and inclusions are exposed from the measurement surface of the specimen. The energization time is 60 sec.
After attaching an acetylcellulose film to the measurement surface of the sample after electrolysis, the film is peeled off, and the deposits and inclusions are transferred onto the film. Carbon vapor deposition is performed on the transferred film to create a carbon vapor deposition film. The carbon-evaporated film is immersed in a methyl acetate solution to dissolve the acetylcellulose film, and an extracted replica film is obtained as a test piece. The prepared extraction replica membrane is disc-shaped with a diameter of 3 mm.

次に、試験片としての抽出レプリカ膜表面(測定面)の任意の視野(大きさ5μm×5μmの視野)を倍率50000倍で5視野観察する。 Next, five arbitrary fields of view (fields of size 5 μm×5 μm) on the surface (measurement surface) of the extraction replica film as the test piece are observed at a magnification of 50,000 times.

次に、観察する視野に存在する析出物のうち、円相当径で50nm以下の析出物の面積率を測定する。そして、5視野の観察による円相当径で50nm以下の析出物の面積率の平均値を、析出物の面積率として求める。 Next, among the precipitates present in the field of view to be observed, the area ratio of precipitates having an equivalent circle diameter of 50 nm or less is measured. Then, the average value of the area ratio of precipitates having an equivalent circle diameter of 50 nm or less observed in five fields of view is obtained as the area ratio of precipitates.

なお、観察する視野に存在する析出物の成分を、TEMの電子線回折パターンの解析及びEDSによる分析による分析によって解析した。その結果、後述する実施例のうち、本開示の要件を満たす実施例では、円相当径で50nm以下の析出物の大半が、VCを主体とするMC系炭化物であった。 The components of the precipitate present in the field of view to be observed were analyzed by analysis of the electron beam diffraction pattern of TEM and analysis by EDS. As a result, among the examples to be described later, in the examples satisfying the requirements of the present disclosure, most of the precipitates having an equivalent circle diameter of 50 nm or less were MC carbides mainly composed of VC.

(引張強度)
本実施形態に係る鋼部材の、JIS Z 2241:2015に従って測定された引張強度は1300~1600MPaである。一般的には、鋼部材において引張強度と耐遅れ破壊特性とはトレードオフの関係にある。本実施形態に係る鋼部材は、引張強度が1300MPa以上となる高強度と、耐遅れ破壊特性との両立を実現できる。一方、引張強度が1600MPaを超えると、耐遅れ破壊特性を十分確保することができなかった。
(tensile strength)
The tensile strength of the steel member according to this embodiment measured according to JIS Z 2241:2015 is 1300-1600 MPa. In general, steel members have a trade-off relationship between tensile strength and delayed fracture resistance. The steel member according to the present embodiment can achieve both high strength with a tensile strength of 1300 MPa or more and delayed fracture resistance. On the other hand, when the tensile strength exceeded 1600 MPa, sufficient delayed fracture resistance could not be ensured.

(水素吸蔵量)
本実施形態に係る鋼部材の水素吸蔵量は、4.0ppm以上であることが好ましい。水素吸蔵量が4.0ppm以上であると、鋼の水素トラップ能が十分となり、より耐遅れ破壊特性が向上する。なお、ppmは質量基準である。
耐遅れ破壊特性向上の観点から、水素吸蔵量は、好ましくは5.0ppm以上、より好ましくは6.0ppm以上である。なお、本開示の手法によれば、水素吸蔵量として、最大で25.0ppm程度を見込むことができる。
(hydrogen storage capacity)
The hydrogen storage capacity of the steel member according to this embodiment is preferably 4.0 ppm or more. When the hydrogen storage amount is 4.0 ppm or more, the hydrogen trapping ability of the steel becomes sufficient, and the delayed fracture resistance is further improved. In addition, ppm is a mass standard.
From the viewpoint of improving the delayed fracture resistance, the hydrogen storage amount is preferably 5.0 ppm or more, more preferably 6.0 ppm or more. According to the method of the present disclosure, the maximum hydrogen storage amount can be expected to be approximately 25.0 ppm.

水素吸蔵量は、次の通り測定する。
測定対象の鋼部材から、直径7mm、長さ70mmの丸棒を採取し、トラップ水素量調査用の試験片とする。
次に、上記の手順で作製した直径7mm、長さ70mmの丸棒試験片に、20質量%のチオシアン酸アンモニウム水溶液(20℃)の溶液に100h浸漬し水素チャージを行う。水素チャージがなされた丸棒試験片を溶液から取り出した後、大気雰囲気下で20℃で72h放置した後に、ガスクロマトグラフを用い、昇温速度100℃/時間で、室温から400℃まで昇温し、試料片から放出される水素量を測定する。
The hydrogen storage capacity is measured as follows.
A round bar with a diameter of 7 mm and a length of 70 mm is taken from the steel member to be measured, and used as a test piece for investigating the amount of trapped hydrogen.
Next, a round bar test piece having a diameter of 7 mm and a length of 70 mm prepared by the above procedure is immersed in a solution of 20 mass % ammonium thiocyanate aqueous solution (20° C.) for 100 hours to charge with hydrogen. After removing the hydrogen-charged round bar test piece from the solution and leaving it at 20° C. for 72 hours in an air atmosphere, it was heated from room temperature to 400° C. at a heating rate of 100° C./hour using a gas chromatograph. , to measure the amount of hydrogen released from the sample piece.

(鋼部材の製造方法)
以下、本実施形態に係る鋼部材の製造方法の一例について説明する。
本実施形態に係る鋼部材の製造方法では、上記化学組成を有する鋼部材を焼入れ後に、550℃以上(好ましくは580℃以上)で焼戻しする。
(Manufacturing method of steel member)
An example of a method for manufacturing a steel member according to this embodiment will be described below.
In the method for manufacturing a steel member according to the present embodiment, the steel member having the above chemical composition is tempered at 550° C. or higher (preferably 580° C. or higher) after quenching.

焼戻し温度の下限は、引張強度を1300~1600MPaとするために、550℃以上とする。焼戻し温度を550℃未満とした場合、引張強度が高く(1600MPa超)なる可能性があり、耐遅れ破壊特性を損なうことにつながる。また、焼戻し温度が550℃未満である場合には、水素トラップとして機能させるMC系炭化物の析出が不十分となる可能性があり、この点からも耐遅れ破壊特性を損なう虞がある。 The lower limit of the tempering temperature is set to 550° C. or higher in order to obtain a tensile strength of 1300 to 1600 MPa. If the tempering temperature is less than 550°C, the tensile strength may become high (more than 1600 MPa), leading to deterioration of delayed fracture resistance. If the tempering temperature is lower than 550° C., precipitation of MC-based carbides that function as hydrogen traps may be insufficient, and from this point, there is also a risk of impairing the delayed fracture resistance.

焼戻し温度の上限は、上限は特に定める必要はないが、700℃以上になると、VCを主体とするMC系炭化物が粗大化し必要な強度が保てなくなる虞がある。また、粗大化したMC系炭化物は水素トラップ能が低い。そのため焼戻しの処理温度の上限は、700℃未満が好ましく、650℃未満がより好ましい。
焼戻し保持時間は、鋼部材の引張強さ確保および耐遅れ破壊特性向上の観点から、20~120分が好ましく、30~60分がより好ましい。
なお、焼戻し後の冷却は、特に制限はなく、空冷等が挙げられる。
The upper limit of the tempering temperature does not have to be set, but if the tempering temperature is 700° C. or higher, the MC-based carbides mainly composed of VC may coarsen and the required strength may not be maintained. In addition, coarsened MC-based carbides have a low hydrogen trapping ability. Therefore, the upper limit of the tempering treatment temperature is preferably less than 700°C, more preferably less than 650°C.
The tempering holding time is preferably 20 to 120 minutes, more preferably 30 to 60 minutes, from the viewpoint of ensuring the tensile strength of the steel member and improving the delayed fracture resistance.
Cooling after tempering is not particularly limited, and examples thereof include air cooling.

なお、焼入れ条件としては、例えば、温度850~1000℃で焼入れ時間30~60分保持して急冷する条件が挙げられる。 As the quenching conditions, for example, the temperature is kept at 850 to 1000° C. for 30 to 60 minutes and then rapidly cooled.

以下、本開示を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本開示を制限するものではない。 Hereinafter, the present disclosure will be described more specifically with reference to examples. However, each of these examples does not limit the present disclosure.

表1に示す化学組成を有する供試材を種々の条件で焼入れ焼戻し処理し、焼入れ焼戻し処理後の供試材の「機械的性質、組織形態、及び耐遅れ破壊特性」について評価した。詳細は、次の通りである。なお、表1に示されるいずれの実施例および比較例においても、Oの含有量は0.0040%以下であった。 The test materials having the chemical compositions shown in Table 1 were quenched and tempered under various conditions, and the "mechanical properties, structural morphology, and delayed fracture resistance" of the quenched and tempered test materials were evaluated. Details are as follows. In addition, in any of the examples and comparative examples shown in Table 1, the O content was 0.0040% or less.

(試験条件)
供試材は、直径7mm×長さ800mmの棒状鋼材とした。
焼入れ処理の条件は、950℃で30分保持して油冷却する条件とした。
焼戻し処理の条件は、表2に示す温度で30分保持して空冷する条件とした。なお、焼戻し温度での保持時間は、工業的な生産性を考慮し、30分とした。
(Test conditions)
The test material was a steel bar with a diameter of 7 mm and a length of 800 mm.
The condition of the quenching treatment was the condition of holding at 950° C. for 30 minutes and cooling with oil.
The tempering treatment was carried out at the temperature shown in Table 2 for 30 minutes followed by air cooling. The holding time at the tempering temperature was set at 30 minutes in consideration of industrial productivity.

(機械的性質の評価)
供試材の引張強さ(表中「TS」と表記する)を、JIS Z 2241:2015に従って測定した。
(Evaluation of mechanical properties)
The tensile strength (denoted as "TS" in the table) of the test material was measured according to JIS Z 2241:2015.

(組織形態の評価)
供試材の下記組織形態について、記述の方法に従って測定した。
・析出物の面積率
・旧オーステナイト粒の平均アスペクト比
なお、表2に示される各実施例および比較例において、試料の表面から深さ1.0mmに位置しかつ試料の表面と平行な面で光学顕微鏡により金属組織を観察し、いずれも焼戻しマルテンサイト組織であることを確認した。
(Evaluation of organizational form)
The following structural morphology of the test material was measured according to the described method.
・Area ratio of precipitate ・Average aspect ratio of prior austenite grain The metal structure was observed with an optical microscope, and confirmed to be a tempered martensitic structure.

(耐遅れ破壊特性の評価)
耐遅れ破壊特性は、液温50℃、濃度20質量%のチオシアン酸アンモニウム水溶液中で、引張強さの70%の荷重を付与し、FIP破断時間を測定した。ただし、FIP破断時間が100時間に達した時点で試験を中止した(表中「破断せず」と表記)。
なお、表2中、「-」の表記は、供試材の引張強さが過度に低く、耐遅れ破壊特性の評価を実施しなかったことを示す。
(Evaluation of delayed fracture resistance)
The delayed fracture resistance was measured by applying a load of 70% of the tensile strength in an ammonium thiocyanate aqueous solution having a liquid temperature of 50° C. and a concentration of 20% by mass, and measuring the FIP fracture time. However, the test was stopped when the FIP rupture time reached 100 hours (indicated as "no rupture" in the table).
In Table 2, the notation of "-" indicates that the tensile strength of the test material was excessively low and the delayed fracture resistance was not evaluated.

(水素吸蔵量の評価)
供試材としての、直径7mm×長さ800mmの棒状鋼材から、直径7mm、長さ70mmの丸棒を採取し、トラップ水素量調査用の試験片とした。そして、試験片の水素吸蔵量を既述の方法に従って測定した。
(Evaluation of hydrogen storage capacity)
A round bar with a diameter of 7 mm and a length of 70 mm was taken from a bar-shaped steel material with a diameter of 7 mm and a length of 800 mm as a test material, and used as a test piece for investigating the amount of trapped hydrogen. Then, the hydrogen storage capacity of the test piece was measured according to the method described above.

これら試験及び評価の結果を表1~表2に示す。
なお、表1~表2中、供試材No.1~21が実施例で、その他は比較例である。
Tables 1 and 2 show the results of these tests and evaluations.
In addition, in Tables 1 and 2, test material No. 1 to 21 are examples, and the others are comparative examples.

Figure 0007168101000001
Figure 0007168101000001

Figure 0007168101000002
Figure 0007168101000002

実施例である供試材No.1~21から、所定の化学組成を満たし、鋼組織が、旧オーステナイト粒の平均アスペクト比1.3以下の焼戻しマルテンサイト組織であると、引張強さが1300MPa以上1600MPa以下といった高強度を保ちつつ、耐遅れ破壊特性(FIP破断時間)に優れることがわかる。 Test material No. which is an example. 1 to 21, when the predetermined chemical composition is satisfied and the steel structure is a tempered martensite structure with an average aspect ratio of prior austenite grains of 1.3 or less, the tensile strength is 1300 MPa or more and 1600 MPa or less while maintaining high strength. , excellent in delayed fracture resistance (FIP fracture time).

一方、比較例である供試材No.22は、所定のMo量を添加していないため、VとMoの複合効果が得られず、強度は出るものの水素トラップ量が低い例である。その結果、耐遅れ破壊特性が低下した。
供試材No.23~28は、所定のSi量が添加されていないため、VCを主体とするMC系炭化物の形成が不十分となり、粒径50nm以下の析出物の面積率を十分に得られず、耐遅れ破壊特性が低下した例である。
供試材No.29は、所定のV量が添加されていないため、粒径50nm以下の析出物の面積率を十分に得られず、耐遅れ破壊特性が低下した例である。
供試材No.30は、所定のC量が添加されていないため、十分な引張強さが得られなかった例である。
供試材No.31は、Si量が過剰で、Siが粒界に偏析することによって粒界が脆化し、耐遅れ破壊特性が低下した例である。
供試材No.32は、Mn量が過剰で、Mnが粒界に偏析することによって粒界が脆化し、耐遅れ破壊特性が低下した例である。
供試材No.33は、Cr量が過剰に含有された結果、耐遅れ破壊特性が低下した例である。
供試材No.34は、式(1)の値が所定の範囲を満足していないため、粒径50nm以下の析出物の面積率を十分に得られず、耐遅れ破壊特性が低下した例である。
供試材No.35は、焼戻し温度が高く、析出する炭化物が粗大化した結果、粒径50nm以下の析出物の面積率が不十分となり、耐遅れ破壊特性が低下した例である。さらに、供試材No.35では、焼戻し温度が高いために十分な引張強さを得られなかった。
供試材No.36は、焼戻し温度が低く、粒径50nm以下の析出物が十分に析出せず、面積率が不十分となったため、耐遅れ破壊特性が低下した例である。さらに、供試材No.36では、焼戻し温度が低いために引張強さが過剰となった。
供試材No.37は、式(2)の値が所定の範囲を満足していない。粒径50nm以下の析出物の面積率が0.50%に到達しているが、MC系炭化物ではなくMC系炭化物としてVおよびMoが析出した結果、VC系を主体とするMC系炭化物が不十分となり、耐遅れ破壊特性が低下した例である。
なお、実際に供試材No.37における粒径50nm以下の析出物の化学組成を、TEMの電子線回折パターンの解析及びEDSによる分析によって解析した。その結果、供試材No.37においては、円相当径で50nm以下の析出物において、MC系炭化物が生じており、MC系炭化物の割合が低下していることが確認された。
On the other hand, test material No. 1, which is a comparative example. In No. 22, since the predetermined amount of Mo is not added, the combined effect of V and Mo cannot be obtained, and although the strength is obtained, the hydrogen trap amount is low. As a result, the delayed fracture resistance deteriorated.
Test material no. In Nos. 23 to 28, since a predetermined amount of Si was not added, the formation of MC-based carbides mainly composed of VC was insufficient, and a sufficient area ratio of precipitates with a grain size of 50 nm or less could not be obtained, resulting in poor lag resistance. This is an example in which the breaking property is lowered.
Test material no. No. 29 is an example in which a predetermined amount of V was not added, so that a sufficient area ratio of precipitates with a grain size of 50 nm or less was not obtained, and the delayed fracture resistance was lowered.
Test material no. No. 30 is an example in which sufficient tensile strength was not obtained because the predetermined amount of C was not added.
Test material no. No. 31 is an example in which the amount of Si is excessive and segregation of Si at the grain boundaries makes the grain boundaries embrittled and deteriorates the delayed fracture resistance.
Test material no. No. 32 is an example in which the amount of Mn is excessive and segregation of Mn at the grain boundaries makes the grain boundaries embrittled and deteriorates the delayed fracture resistance.
Test material no. No. 33 is an example in which the delayed fracture resistance deteriorated as a result of containing an excessive amount of Cr.
Test material no. No. 34 is an example in which the value of formula (1) did not satisfy the predetermined range, so that a sufficient area ratio of precipitates with a grain size of 50 nm or less could not be obtained, and the delayed fracture resistance was lowered.
Test material no. In No. 35, the tempering temperature was high, and as a result of coarsening of precipitated carbides, the area ratio of precipitates with a grain size of 50 nm or less was insufficient, and the delayed fracture resistance was lowered. Furthermore, test material No. In No. 35, sufficient tensile strength could not be obtained due to the high tempering temperature.
Test material no. No. 36 is an example in which the tempering temperature was low, the precipitates with a grain size of 50 nm or less were not sufficiently precipitated, and the area ratio was insufficient, so the delayed fracture resistance was deteriorated. Furthermore, test material No. In No. 36, the tensile strength was excessive due to the low tempering temperature.
Test material no. 37, the value of formula (2) does not satisfy the predetermined range. The area ratio of precipitates with a grain size of 50 nm or less reached 0.50%, but as a result of V and Mo precipitating as M 2 C-based carbides instead of MC-based carbides, MC-based carbides mainly composed of VC-based carbides were formed. is insufficient and the delayed fracture resistance is lowered.
In addition, actually test material No. The chemical composition of the precipitates with a grain size of 50 nm or less in No. 37 was analyzed by analysis of the electron beam diffraction pattern of TEM and analysis by EDS. As a result, test material No. In No. 37, M 2 C-based carbides were generated in precipitates with an equivalent circle diameter of 50 nm or less, and it was confirmed that the ratio of MC-based carbides was reduced.

Claims (3)

質量%で、
C :0.25~0.50%、
Si:2.00~4.00%、
Mn:0.20~2.00%、
V :0.30~1.00%、
Mo:0.05~1.00%、
N :0.001~0.020%、
P :0.015%以下、および
S :0.015%以下、
を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、下記式(1)の値が200超であり、かつ下記式(2)の値が3.00以下である化学組成を有し、
鋼部材の表面から深さ1.0mmに位置しかつ鋼部材の表面と平行な面における鋼組織が、旧オーステナイト粒の平均アスペクト比1.3以下の焼戻しマルテンサイト組織であり、
鋼部材の引張強さが1300MPa以上1600MPa以下の高強度鋼部材。
100×%C+50×%Si+200×%V+100×%Mo ・・・式(1)
%Mo/%V ・・・式(2)
ここで、式(1)及び式(2)中、%C、%Si、%Vおよび%Moは、それぞれC、Si、V、およびMoの含有量(質量%)を表す。
in % by mass,
C: 0.25 to 0.50%,
Si: 2.00 to 4.00%,
Mn: 0.20-2.00%,
V: 0.30 to 1.00%,
Mo: 0.05-1.00%,
N: 0.001 to 0.020%,
P: 0.015% or less, and S: 0.015% or less,
with the remainder consisting of Fe and impurities, having a chemical composition in which the value of the following formula (1) is greater than 200 and the value of the following formula (2) is 3.00 or less,
The steel structure in a plane parallel to the surface of the steel member located at a depth of 1.0 mm from the surface of the steel member is a tempered martensite structure with an average aspect ratio of prior austenite grains of 1.3 or less,
A high-strength steel member having a tensile strength of 1300 MPa or more and 1600 MPa or less.
100×%C+50×%Si+200×%V+100×%Mo Expression (1)
%Mo/%V Formula (2)
Here, in formulas (1) and (2), %C, %Si, %V and %Mo represent the contents (% by mass) of C, Si, V and Mo, respectively.
質量%で、
Cr:0~2.00%、
Al:0~0.100%、
Ti:0~0.300%、
Nb:0~0.300%、
W :0~1.000%、
B :0~0.0100%、
Ni:0~3.00%、
Cu:0~2.00%、および、
REM:0~0.0200%
の1種または2種以上を含有する化学組成を有する請求項1に記載の高強度鋼部材。
in % by mass,
Cr: 0 to 2.00%,
Al: 0 to 0.100%,
Ti: 0 to 0.300%,
Nb: 0 to 0.300%,
W: 0 to 1.000%,
B: 0 to 0.0100%,
Ni: 0 to 3.00%,
Cu: 0 to 2.00%, and
REM: 0-0.0200%
The high-strength steel member according to claim 1, having a chemical composition containing one or more of
前記鋼部材の表面から深さ1.0mmに位置しかつ鋼部材の表面と平行な面における鋼組織が、粒径50nm以下の析出物が面積率で0.50%以上含有する請求項1または請求項2に記載の高強度鋼部材。 2. The steel structure in a plane parallel to the surface of the steel member located at a depth of 1.0 mm from the surface of the steel member contains precipitates with a grain size of 50 nm or less in an area ratio of 0.50% or more, or The high-strength steel member according to claim 2.
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