JPH01198450A - 高強度高靭性熱間鍜造非調質鋼 - Google Patents

高強度高靭性熱間鍜造非調質鋼

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JPH01198450A
JPH01198450A JP2205988A JP2205988A JPH01198450A JP H01198450 A JPH01198450 A JP H01198450A JP 2205988 A JP2205988 A JP 2205988A JP 2205988 A JP2205988 A JP 2205988A JP H01198450 A JPH01198450 A JP H01198450A
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達朗 越智
Toshihiko Takahashi
高橋 稔彦
Hirotada Takada
啓督 高田
Chihori Maeda
千芳利 前田
Shigeru Yasuda
茂 安田
Shigetoshi Sugimoto
杉本 繁利
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は高強度高靭性熱間鍛造非調質鋼にかかわり、さ
らに詳しくは、自動車用部品、建設機械部品等のなかで
、高強度・高靭性を必要とする熱間鍛造品の製造に際し
て、熱間鍛造後、調質処理をすることなく、十分な強度
と靭性、特に低温靭性を製品に付与することを可能にし
た高強度高靭性熱間鍛造非調質鋼に関するものである。
[従来の技術] 従来、自動車用部品、建設機械部品等のなかで、高強度
・高靭性を必要とする熱間鍛造品は、主として調質、即
ち、焼入れ焼きもどしをして使用されている。しかしな
がら、調質処理のコストは近年のエネルギ高騰とともに
これらの機械部品の製造コストのなかで大きなウェイト
を占めるようになってきている。したがって、製造コス
ト低減の観点から、調質処理を省略する事が出来る鋼材
、即ち熱間鍛造のままで調質材以上の強度と靭性を確保
し得るいわゆる熱間鍛造非調質鋼が必要になってきてい
る。
一般に、鋼材の靭性な無視して、強度のみ高くすること
は、非調質てあっても、比較的容易であるけれども、こ
のような鋼材は、用途が限定され、従来の調質鋼に代替
できるものてはない。
これに対して、特開昭56−38448公報には、Si
、Mn等を多くすることによる地鉄の強化と、Ti、V
、Nbによる析出強化による鋼材の高強度化を図るとと
もに、鋼中のNを0.29 Tit以上と多くして、窒
化物主体のTi、 V、 Nbの析出物を生成させるこ
とにより、旧オーステナイト粒径を微細化して、鋼材の
高靭性化を図り、熱間鍛造のままで優れた強度と靭性の
確保を可能にした材料が示されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような材料を用いてもなおかつ、従
来の調質材以上の強度と靭性、特に低温靭性の保温には
未だ十分であるとは言えないのか現状である。
本発明の目的は、熱間鍛造のままで従来の調質材以上の
強度と靭性、特に低温靭性の保証を可能にした、高強度
高靭性熱間鍛造非調質鋼を提供しようとするものである
[課題を解決するための手段、作用] 本発明者らは、熱間鍛造のままで従来の調質材以上の強
度と靭性、特に低温靭性の保証を可能にした高強度高靭
性熱間鍛造用鋼を実現するために、鋭意検討を行なった
結果、高Si化による固溶体硬化の活用及びパーライト
分率増加元素の添加によって高強度化をはかり、S、V
、Nの多量添加によるフェライト・パーライト組織の微
細化によって高靭性化をはかった鋼材を用いれば、熱間
鍛造のままで従来の調質材以上の強度と低温靭性の保証
が可能であるという新規な知見を得て、本発明をなした
ものである。
即ち、本発明は以上の知見にもとすいてなされたもので
あって、その要旨とするところは、重量比として、 C: 0.10〜0.60 L Si:1.0超〜3.0%、 s : o、os超〜0.30 %、 V : 0.03〜0.30 % N : 0.005〜0.06Q駕 AQ、: o、oos〜0.100%を含有し、Mn:
 3.0 %以下、 Cr: 3.0 %以下、 Ni : :1.0 %以下、 Mo: 1.0 %以下、 Cu: 2.0 %以下、 (7)1種又は2種以上を(0,4−C%)< (Mn
 %)/ 5 +(Cr%)/9+CNi %)/30
+(Mo %)/4+(Cu %)/13< (0,7
−C駕)の範囲で含有し、P : 0.01 %以下に
制限し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを
特徴とする高強度高靭性熱間鍛造非調質鋼にある。また
、さらに必要に応じて、 Ti : Q、OQl 〜(1,05(1%、Nb: 
o、oos〜0.10 %のうちの少なくとも一方を含
有するものである。
以下に1本発明の詳細な説明する。
まず、Cは鍛造品の強度を増加させるのに有効な元素で
あるが、0.10%未満では強度が不足し、また0、6
zを超えると、靭性の劣化を招くため、含有量を0.1
0〜0.60にとした。
次に、Siは固溶体硬化による強度の増加を図ることを
目的として添加するが、1.00X以下ではその効果は
不十分であり、一方、3.Ozを超えるとその効果は飽
和し、むしろ靭性の劣化を招くので、その含有量を1.
00超〜3.Ozとした。
また、Sは鋼中でMnSとして存在し、フェライト・パ
ーライト組織の微細化に寄与するが、o、os駕以下で
はその効果は不十分である。一方。
0.30%を超えるとその効果は飽和し、むしろ靭性の
劣化及び異方性の増加を招く0以上の理由から、5(7
)含有量を0.05超〜0.30%とした。
さらに、■、NはVNの析出挙動を通じて、フェライト
・パーライト組織の微細化に寄与するが、V : 0.
03%未満、 N : 0.005%未満ではその効果
は不十分であり、一方、V : 0.30$超、N 二
0.060%超では、その効果は飽和し、むしろ析出脆
化による靭性の劣化を招くので、その含有量をV : 
0.03〜0.30$  、  N :口、005〜0
.060%とした。
次に、 AQは脱酸元素として添加するか、o、oos
x未満てはその効果は不十分であり、一方、0.100
%を超えるとその効果は飽和し、むしろ靭性な劣化させ
るのて、その含有量をo、oos〜o、1ooxとした
次に本発明においては、 Mn、 Cr、旧、Mo、 
Cuの114又は2種以上を必須元素として含有させる
これらの元素は焼入れ性の増加によりパーライト分率を
増加させ、fn造品の強度を増加させるために添加する
。ここでパーライト分率は、第1図に示すように、次式
で表わされる炭素当量に比例する。
Ceq = (c X)+ (Mn%) 15 +(C
rt) /9 +(Nil)  / 30+ (Mob
)  / 4 + (Cut)  / 13さらに、炭
素当量が0.4未満では強度が不足し。
一方、’JR素当量が0.7を超えると靭性の劣化を招
くので、炭素当量は0.4〜0.7の範囲に限定する必
要がある0以上の理由で、Mn%Cr、Ni、 Mo、
 Cuの含有量を、C量に応じて、 (0,4−CX)
< (Mn X)15+(Cr X)/9+(Ni $
)/30+(Mo $)/4+(Cu X)/ 13<
 (0,7−CX)の範囲に限定した。なお、 Mn、
 Cr、旧、 Mo、 Cuの個々の含有量をそれぞれ
、3.0z以下、3.0z以下、 3.0%以下、1.
0z以下。
2.0z以下としたのは、各元素とも、上限値以上の多
量添加は、経済性の点で好ましくないためである。
・一方、Pは鋼中で粒界偏析や中心偏析を起こし、靭性
劣化の原因となる。4IにPがQ、03%を超えると靭
性の劣化が顕著となるため、0.03%を上限とした。
以上が本発明鋼の基本組成であるが、この他本発明鋼に
おいては、粒度i1!1の目的で、Ti、 Nbの一方
又は両方を必要に応じて含有させることが出来る。しか
しながら、Ti含有量がo、ootz未満、Nb含有量
が0.005%未満ではその効果は不十分であり、一方
、Ti : 0.050%超、Nb: 0.10% M
テ(、t、その効果は飽和し、むしろ靭性を劣化させる
ので、Ti)含有量を0.001〜0.050X、 N
b(7)含有量を0.005〜0.1O$ トした。
以下に、本発明の効果を実施例により、さらに具体的に
示す。
[実施例] 第1表に示す直径50mmの鋼材を、1250℃加熱の
後、直径25mmに熱間鍛造し、得られた鍛造品の強度
と靭性(−50℃及び20℃における衝撃値)の評価を
行った。これらの結果を第1表に併せて示す。
なお、熱間鍛造のままで従来の調質材以上の強度と靭性
の確保が可能か否かについて1次の基準により判断した
。■強度: 80kgf/m+*”以上、且つ■低温靭
性(−50℃における衝撃値)二強度に応じて、tuE
 −to = 13.6−0.115 X T、S、k
gf−+*/c+*”以上、■常温靭性(20°Cにお
ける衝撃値):強、席に応じて、2UE!。= 17.
1−0.115 x T、S。
kgf7m/cm2以上(調質用高7強度鍛曽用鋼とし
て、一般に用いられて、いる、SMn鋼の焼入れ焼戻し
く500℃焼戻し)材の強度と靭性なその化学成分と併
せてt!s2表に示したが、低温靭性(tuE −1o
)及、び常温靭性(21JE’2゜)を強度(T、S、
)について、回帰分析すると、tuE −io = 1
3.6−0.115 X T、S、、及びtuE 20
= 17.1−0.115 X T、S、kgf−m/
cm”となるため、) 第1表から明らかなように、本発明の鋼は、いずれも熱
間鍛造のままで、 80kgf/am”以上の強度と、
強度に応じて、zuE −so = 13.6−0.1
15 XT、S、kgf−s/cm”以上の低温靭性、
及び2uE2o=17.1−0.115 X T、S、
kgf−m/cm”以上の常温靭性を有することがわか
る。
一方、比較例15と17は、C或はSiの含有量がそれ
ぞれ本発明の範囲を下回った場合であり、ともに強度が
不足している。比較例16.18.27.34.35は
、C,Si、Ti%P或はWbの含有量がそれぞれ本発
明の範囲を上回った場合であり、いずれも所定の低温及
び常温靭性が得られていない。また、比較例19.21
.23.25は、S、■、N、AQの含有量がそれぞれ
本発明の範囲を下回った場合であり、比較例20.22
.24.26は、S、V、N、AQの含有量がそれぞれ
本発明の範囲を上回った場合であり、いずれも所定の低
温及び常温靭性が得られていない。
さらに、比較例28.29.30はMn1Cr、旧、M
OlCuの1種又は2種以上の含有量が本発明の範囲を
下回った場合であり、いずれも強度が不足している。比
較例31,32.33はMn、 Cr、Ni、 Mo、
Cuの1種又は2種以上の含有量が本発明の範囲を上回
った場合であり、いずれも所定の低温及び常温靭性が得
られていない。
[発明の効果] 以上述べたごとく、本発明の鋼を用いれば、熱間鍛造の
ままで従来の調質材以上の強厳と靭性の確保が可能であ
り、従来必要とした調質処理の省略とそれにともなう製
造コスト低減が可能となり、産業上の効果は極めて1i
11著なるものかある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、炭素当量とパーライト分率の関係を示した図
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、重量比として、 C:0.10〜0.60%、 Si:1.0超〜3.0%、 S:0.05超〜0.30%、 V:0.03〜0.30% N:0.005〜0.060% Al:0.01〜0.100% を含有し、さらに、 Mn:3.0%以下、 Cr:3.0%以下、 Ni:3.0%以下、 Mo:1.0%以下、 Cu:2.0%以下、 の1種又は2種以上を(0.4−C%)<(Mn%)/
    5+(Cr%)/9+(Ni%)/30+(Mo%)/
    4+(Cu%)/13<(0.7−C%)の範囲で含有
    し、 P:0.03%以下に制限し、残部がFe及び不可避的
    不純物からなることを特徴とする高強度高靭性熱間鍛造
    非調質鋼。 2、重量比として、 C:0.10〜0.60%、 Si:1.0超〜3.0%、 S:0.05超〜0.30%、 V:0.03〜0.30% N:0.005〜0.060% Al:0.01〜0.100% を含有し、さらに、 Mn:3.0%以下、 Cr:3.0%以下、 Ni:3.0%以下、 Mo:1.0%以下、 Cu:2.0%以下、 の1種又は2種以上を(0.4−C%)<(Mn%)/
    5+(Cr%)/9+(Ni%)/30+(Mo%)/
    4+(Cu%)/13<(0.7−C%)の範囲で含有
    し、さらにまた、Ti:0.001〜0.050%、 Nb:0.005〜0.10%のうちの少なくとも一方
    を含有し、 P:0.03%以下に制限し、残部がFe及び不可避的
    不純物からなることを特徴とする高強度高靭性熱間鍛造
    非調質鋼。
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