JPH04141549A - 熱間鍛造用高強度、高靭性非調質鋼 - Google Patents
熱間鍛造用高強度、高靭性非調質鋼Info
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- JPH04141549A JPH04141549A JP26259090A JP26259090A JPH04141549A JP H04141549 A JPH04141549 A JP H04141549A JP 26259090 A JP26259090 A JP 26259090A JP 26259090 A JP26259090 A JP 26259090A JP H04141549 A JPH04141549 A JP H04141549A
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
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。
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)
本発明は熱問音造後の熱処理を夕・要と(2″ず、自然
空冷Uよって働れた強度%、靭性、疲労強度を確保でき
、か・つ部品寸法および鍛造条件が変化しても性能の変
化が少なく、特に高強度を必要とする自動車の足廻り部
品や建設機械の大型部品等l二用いられる鋼とし、て有
用な熱間鍛造用高強度、高靭性非iP]質鋲lに関する
。
空冷Uよって働れた強度%、靭性、疲労強度を確保でき
、か・つ部品寸法および鍛造条件が変化しても性能の変
化が少なく、特に高強度を必要とする自動車の足廻り部
品や建設機械の大型部品等l二用いられる鋼とし、て有
用な熱間鍛造用高強度、高靭性非iP]質鋲lに関する
。
((5を来技術)
従来、ステアリングナックル、アッパーアーム等の自り
j車の犀廻り部品やロッドエンド等の建設m械の大型部
品等のうち’i’l−高強度、高靭性を要求される部品
には、機械構造用合金鋼である5Cr440、SC同4
40などを用い、熱間鍛造により成形後、優れた性能を
得るため、焼入焼もどし等の熱処理(以下調質と記す)
が施されていた。
j車の犀廻り部品やロッドエンド等の建設m械の大型部
品等のうち’i’l−高強度、高靭性を要求される部品
には、機械構造用合金鋼である5Cr440、SC同4
40などを用い、熱間鍛造により成形後、優れた性能を
得るため、焼入焼もどし等の熱処理(以下調質と記す)
が施されていた。
しかし、これらの熱処理は多大のエネルギーを、J′l
−要とするため、名゛)T、ネルギーの社会的要請に応
えるために、熱間鍛造のままで使用することのできる非
調質例の開発が近年盛んに行われている。
−要とするため、名゛)T、ネルギーの社会的要請に応
えるために、熱間鍛造のままで使用することのできる非
調質例の開発が近年盛んに行われている。
例えばCを0420〜0.50Z程度含有する中炭素鋼
に0.03〜・0.207の■を添加した非調質鋼が原
案され、前述し、た調質合金銅に変わって使用されてき
でいる。この非調質鋼は熱間鍛造後の冷却過桿で析出す
る■の炭窒化物がフ丁、ライl生地を強化j%、調質す
ることなく必要な強度を得るものである。
に0.03〜・0.207の■を添加した非調質鋼が原
案され、前述し、た調質合金銅に変わって使用されてき
でいる。この非調質鋼は熱間鍛造後の冷却過桿で析出す
る■の炭窒化物がフ丁、ライl生地を強化j%、調質す
ることなく必要な強度を得るものである。
(発明が解決し7ようとする問題点)
しかL7ながら、従来から桿案されている非gJjl質
銅は粗大なフェライト・パー941組織を有するもので
あり、強度、靭性ともに5Cr440、SC同440な
どの合金網の調質材に比ベーr低いという欠点を有する
。また、優れ六゛特性の得られる鍛造条件(加熱温度、
鍛造温度、冷却速度等)の範囲が狭いため、新製品製造
の立−1−げ時には、各工場、部品ごとに最適製造条件
を得るためのテストが必要となる。また、立上げ後も安
定して優れた性能を確保するためには、鍛造条件を厳し
く管理する必要があった。
銅は粗大なフェライト・パー941組織を有するもので
あり、強度、靭性ともに5Cr440、SC同440な
どの合金網の調質材に比ベーr低いという欠点を有する
。また、優れ六゛特性の得られる鍛造条件(加熱温度、
鍛造温度、冷却速度等)の範囲が狭いため、新製品製造
の立−1−げ時には、各工場、部品ごとに最適製造条件
を得るためのテストが必要となる。また、立上げ後も安
定して優れた性能を確保するためには、鍛造条件を厳し
く管理する必要があった。
そS−で最近ではこれらの問題点を解決するため乙こ、
鍛造条件による性能変化が少ない低Cベイナイト型非調
質網の開発が進められつつある。しか1%、この低Cベ
イナイト型非調質鋼は前述した合金網と同等以I−の強
度、靭性を有するものの、降伏比、耐久比の点で劣る。
鍛造条件による性能変化が少ない低Cベイナイト型非調
質網の開発が進められつつある。しか1%、この低Cベ
イナイト型非調質鋼は前述した合金網と同等以I−の強
度、靭性を有するものの、降伏比、耐久比の点で劣る。
このため、降伏強度、疲労強度を要求水準に」二げるに
は、より高い強度乙コj〜なUればならず、その結果鍛
造性、切削性が悪くなり、適用の妨げとなっているのが
現状である。
は、より高い強度乙コj〜なUればならず、その結果鍛
造性、切削性が悪くなり、適用の妨げとなっているのが
現状である。
本発明は従来の調質合金銅および非調質鋼の前記のごと
き問題点を考慮してなされたもので、部品寸法および鍛
造条件によって強度、靭性等の性能が変化せず、新製品
のスム=−ズな立上げを可能とし、かつ調質合金鋼以」
−の性能を示す熱間鍛造用高強度銅を促供することを目
的とする。
き問題点を考慮してなされたもので、部品寸法および鍛
造条件によって強度、靭性等の性能が変化せず、新製品
のスム=−ズな立上げを可能とし、かつ調質合金鋼以」
−の性能を示す熱間鍛造用高強度銅を促供することを目
的とする。
(問題を解決するための手段)
本発明者は前記目的の下に、熱間鍛造用非調質鋼、中で
も特にベイナイト型のものについて鋭意研究を重ねた結
果、以下の知見をなし本発明を得た。
も特にベイナイト型のものについて鋭意研究を重ねた結
果、以下の知見をなし本発明を得た。
すなわち、ベイナイl−mの降伏比および耐久比が低い
原因は2.ベイナイト鋼のミクロ組織中に存在する高炭
素島状マルテンリ′イ!・および残留オーステナイト(
以下M−Aと記す)と、変態温度が低いために生じる変
態歪によるものであることを発見した。
原因は2.ベイナイト鋼のミクロ組織中に存在する高炭
素島状マルテンリ′イ!・および残留オーステナイト(
以下M−Aと記す)と、変態温度が低いために生じる変
態歪によるものであることを発見した。
そこでミクロ組織中のM−A Iと変態歪を低減するた
めの方法を検討した結果、clと合金元素量の関係を過
当な範囲に規制し、さらにトータル化学成分の調整によ
って変態温度の下限を規制することによりM−A量、変
態歪の生成を少なく抑えることができ、降伏比および耐
久比が向上することを見出したものである。
めの方法を検討した結果、clと合金元素量の関係を過
当な範囲に規制し、さらにトータル化学成分の調整によ
って変態温度の下限を規制することによりM−A量、変
態歪の生成を少なく抑えることができ、降伏比および耐
久比が向上することを見出したものである。
さらに、Cuを添加すると鍛造後の空冷時にCu元素が
単独析出し、その析出強化によって従来の非調質鋼に比
べ著しく強度が向上し、かつMo、 Vの複合添加によ
るベイナイトラス微細化効果を加えることによって、高
い強度を有しながら調質合金鋼と同等以上の靭性を確保
することに成功したものである。以上記載した考えのも
とに設計した鋼が、鍛造条件の変化によって性能が殆ど
変わらず優れた特性を示すことを実験により確認し、本
発明の完成に到ったものである。
単独析出し、その析出強化によって従来の非調質鋼に比
べ著しく強度が向上し、かつMo、 Vの複合添加によ
るベイナイトラス微細化効果を加えることによって、高
い強度を有しながら調質合金鋼と同等以上の靭性を確保
することに成功したものである。以上記載した考えのも
とに設計した鋼が、鍛造条件の変化によって性能が殆ど
変わらず優れた特性を示すことを実験により確認し、本
発明の完成に到ったものである。
すなわち、本発明の第1発明は重量比にしてC:0.1
0〜0.30%、Si:0.05〜0.50%、Mn:
0.80〜2−OO%、Cu:0.20〜3.OO%、
Cr:0.30〜1.50z1、MO:0.05〜0.
50%、Al:0.010〜0.020%、V:0.0
5 ””0.50%、N:0.008〜0.0202を
含有し、カッMo (X) +V (X)≧0.20(
X) 、1.8Mn(X)+Cr(χ)+0.5Mo(
X) ≦200(χ)、Bs≧550(”C)(Bs
=830−270C(χ)−90Mn(χ)70Cr
(χ)−83Mo(χ))であり、残部Feならびに不
純物元素からなることを特徴とする熱間鍛造用高強度、
高靭性非調質鋼であり、第2発明は、第1発明鋼に比べ
さらに結晶粒を微細化し靭性を向上させるため、Ti:
0.01〜0.20%、Nb:0.01〜0.30χの
うち1種または2種を含有させたものであり、第3.4
発明は被削性を改善するために第1.2発明鋼にさらに
S:0.04〜0.12%、Pb:0.05〜0.30
%、Ca:0.0005〜0.01χのうち1種または
2種以上を含有させたものである。
0〜0.30%、Si:0.05〜0.50%、Mn:
0.80〜2−OO%、Cu:0.20〜3.OO%、
Cr:0.30〜1.50z1、MO:0.05〜0.
50%、Al:0.010〜0.020%、V:0.0
5 ””0.50%、N:0.008〜0.0202を
含有し、カッMo (X) +V (X)≧0.20(
X) 、1.8Mn(X)+Cr(χ)+0.5Mo(
X) ≦200(χ)、Bs≧550(”C)(Bs
=830−270C(χ)−90Mn(χ)70Cr
(χ)−83Mo(χ))であり、残部Feならびに不
純物元素からなることを特徴とする熱間鍛造用高強度、
高靭性非調質鋼であり、第2発明は、第1発明鋼に比べ
さらに結晶粒を微細化し靭性を向上させるため、Ti:
0.01〜0.20%、Nb:0.01〜0.30χの
うち1種または2種を含有させたものであり、第3.4
発明は被削性を改善するために第1.2発明鋼にさらに
S:0.04〜0.12%、Pb:0.05〜0.30
%、Ca:0.0005〜0.01χのうち1種または
2種以上を含有させたものである。
次に本発明の熱間鍛造用高強度、高靭性非調質鋼におけ
る成分組成限定理由について以下に説明する。
る成分組成限定理由について以下に説明する。
C;0.10〜0.301
Cは強度を確保するために必要な元素であり、0.10
%以上の含有が必要である。しかし、0.30χを越え
て含有させると靭性が低下するので上限を0.30χと
した。
%以上の含有が必要である。しかし、0.30χを越え
て含有させると靭性が低下するので上限を0.30χと
した。
Si;0.05〜0.50χ
Siは製鋼時の脱酸材として添加されるものであり、0
.05%以上含有させることが必要である。しかしo、
sozを越えると靭性が低下するので上限を0.50z
とした。
.05%以上含有させることが必要である。しかしo、
sozを越えると靭性が低下するので上限を0.50z
とした。
Mn;0.80 〜2.00χ
Mnは焼入性を向上させて組織をベイナイト化するのに
必要な元素である。Mnの含有が0.80χ未満である
と焼入性が不足し、ベイナイトの生成量が少なくなり、
強度および靭性が不足するので下限を0.80χとした
。しかし2.00χを越えて含有させると焼入性が向上
し過ぎるとともにM−Aの生成を促進し、降伏比および
耐久比が低下するので上限を2.00χとした。
必要な元素である。Mnの含有が0.80χ未満である
と焼入性が不足し、ベイナイトの生成量が少なくなり、
強度および靭性が不足するので下限を0.80χとした
。しかし2.00χを越えて含有させると焼入性が向上
し過ぎるとともにM−Aの生成を促進し、降伏比および
耐久比が低下するので上限を2.00χとした。
Cu;0.20〜3.00I
Cuは本発明鋼にとって最重要元素であり、鍛造後の空
冷時に単独で析出し、析出強化によって著しく強度を向
上させる効果のある元素である。前記効果を十分に得る
ためには、0.20χ以上含有させる必要がある。しか
し、過剰に含有させると靭性が悪化するので上限を3.
00χとした。
冷時に単独で析出し、析出強化によって著しく強度を向
上させる効果のある元素である。前記効果を十分に得る
ためには、0.20χ以上含有させる必要がある。しか
し、過剰に含有させると靭性が悪化するので上限を3.
00χとした。
Cr;0.30〜1.50χ
CrはMnと同様に組織をベイナイト化するのに必要な
元素である。0.30χ未満の含有では前記効果が不十
分であるので下限を0.30χとした。しかし1.50
χを越えて含有させるとM−Aの生成を促進し、降伏比
および耐久比が低下するので上限を1゜50χとした。
元素である。0.30χ未満の含有では前記効果が不十
分であるので下限を0.30χとした。しかし1.50
χを越えて含有させるとM−Aの生成を促進し、降伏比
および耐久比が低下するので上限を1゜50χとした。
Mo;0.05〜0.50χ
Moは組織をベイナイト化するとともにベイナイトラス
を微細化させて靭性を向上させるために必要な元素であ
る。 0.05χ未満の含有では前記効果が不十分なの
で下限を0.051とした。しかし0.50χを越えて
含有させてもその効果が飽和するとともにコスト高とな
り、またMn、 Crと同様に過剰添加はM−A生成を
促進し、降伏比および耐久比が低下するので上限を0.
50zとした。
を微細化させて靭性を向上させるために必要な元素であ
る。 0.05χ未満の含有では前記効果が不十分なの
で下限を0.051とした。しかし0.50χを越えて
含有させてもその効果が飽和するとともにコスト高とな
り、またMn、 Crと同様に過剰添加はM−A生成を
促進し、降伏比および耐久比が低下するので上限を0.
50zとした。
Al;0.010〜0.060χ
Atは強力な脱酸効果を持つ元素であるが、0.010
χ未満の含有では脱酸効果が認められなくなるので下限
を0.010χとした。しかし0.060χを越えて含
有させると前記効果が飽和するとともに被削性を低下さ
せるので上限を0.060χとした。
χ未満の含有では脱酸効果が認められなくなるので下限
を0.010χとした。しかし0.060χを越えて含
有させると前記効果が飽和するとともに被削性を低下さ
せるので上限を0.060χとした。
V;0.05〜0.50%
νはC,Nと親和力が強く、鋼中において炭愛化物とし
て析出し、初析フェライトが生成したq合にこれを析出
強化させて強度を向上さ(・ると2もに、ベイナイトラ
スを微細化させて靭性を向」さ(゛る効果のある元素で
あるが、0.05χ未満の倫有ではその効果が不十分で
あるので下限を0゜05xとした。しかし、0゜50χ
を越えて含有させても(の効果が飽和するとともにコス
ト高となるためJ限を0.50m とした。
て析出し、初析フェライトが生成したq合にこれを析出
強化させて強度を向上さ(・ると2もに、ベイナイトラ
スを微細化させて靭性を向」さ(゛る効果のある元素で
あるが、0.05χ未満の倫有ではその効果が不十分で
あるので下限を0゜05xとした。しかし、0゜50χ
を越えて含有させても(の効果が飽和するとともにコス
ト高となるためJ限を0.50m とした。
N;0.008へ−0,020χ
NはAI、 V と親5和力が強く、鋼中においてAI
、Vの窒化物と1.て析出し、ビン止め効果によりオー
ステナイト結晶粒を微細化させて靭性を向上させる効果
があり、前記効果を得るためには少なくともo、oos
zの含有が必要である。しかし0.020’!を越えて
含有させると逆に靭性を低下させるので上限を0゜02
0χとした。
、Vの窒化物と1.て析出し、ビン止め効果によりオー
ステナイト結晶粒を微細化させて靭性を向上させる効果
があり、前記効果を得るためには少なくともo、oos
zの含有が必要である。しかし0.020’!を越えて
含有させると逆に靭性を低下させるので上限を0゜02
0χとした。
Ti;0.01〜0.20% 、 Nb;0.01〜0
.30!TiおよびNbば網中において炭窒化物として
析出し、ビン止め効果によりオーステナイト結晶粒を微
細化する効果があり、射、νの窒化物I2こ比べその効
果が大きい、、従って靭性をさらに向上させるために有
効な元素である。前記効果を得るメ::めには少なくと
もT1. Nbともに0.OIZ以上の含有が必要であ
る。LかしTiハ0.20!: 、Nhは0.30!を
舶えて含有させても前記効果が飽和するとともにコスト
高となるので上限をTiは0.030%、Nl)は0.
30χとした、 S;0.04〜0.12Z 、 l’b;0.05〜0
.30Z 、Ca;0−0005〜0.01χ S、 Pb、 Caは被削性の改善に有効な元素であり
、必要に応じて添加されるものである。前記効果を得る
ためにはそれぞれ0.04X 、 0.05X 、 0
.0005χの含有が必要である。しかし多量に含有さ
せてもその効果が飽和するとともに、靭性を低下させる
ので上限をそれぞれO,12Z 、 0.30! 、0
.012 トした。
.30!TiおよびNbば網中において炭窒化物として
析出し、ビン止め効果によりオーステナイト結晶粒を微
細化する効果があり、射、νの窒化物I2こ比べその効
果が大きい、、従って靭性をさらに向上させるために有
効な元素である。前記効果を得るメ::めには少なくと
もT1. Nbともに0.OIZ以上の含有が必要であ
る。LかしTiハ0.20!: 、Nhは0.30!を
舶えて含有させても前記効果が飽和するとともにコスト
高となるので上限をTiは0.030%、Nl)は0.
30χとした、 S;0.04〜0.12Z 、 l’b;0.05〜0
.30Z 、Ca;0−0005〜0.01χ S、 Pb、 Caは被削性の改善に有効な元素であり
、必要に応じて添加されるものである。前記効果を得る
ためにはそれぞれ0.04X 、 0.05X 、 0
.0005χの含有が必要である。しかし多量に含有さ
せてもその効果が飽和するとともに、靭性を低下させる
ので上限をそれぞれO,12Z 、 0.30! 、0
.012 トした。
Mo($)+V(χ)≧0.20(X)Mo、 V (
7)複合添加はCの拡散を遅滞させてヘイナイトラスの
成長を妨げるので、ベイナイI・ラスを特に微細にする
効果がある。前記効果を得るためにはMo、 Vの合計
含有率を0.20%以上にする必要がある。
7)複合添加はCの拡散を遅滞させてヘイナイトラスの
成長を妨げるので、ベイナイI・ラスを特に微細にする
効果がある。前記効果を得るためにはMo、 Vの合計
含有率を0.20%以上にする必要がある。
1.8Mn(χ)+Cr (X) +0.5Mo (1
)≦200(χ)1.8Mn(X)+Cr($)+0.
5Mo(χ)≦20C(X)はベイナイトのミクロ組織
中に存在するM−A量を1%以下にし、微細なセメンタ
イトを析出させるための必要条件である。Mn、 Cr
、 Moを過剰に添加し1.8?In(X)+Cr(X
)+0.5Mo(X) >20C(X)となるとセメン
タイトの析出量が減少し、これに代わってM−Aが多量
に生成し、降伏比および耐久比を低下させるため1.8
Mn(1) +Cr (χ)+0.5Mo(X)≦20
C(χ)とする必要がある。
)≦200(χ)1.8Mn(X)+Cr($)+0.
5Mo(χ)≦20C(X)はベイナイトのミクロ組織
中に存在するM−A量を1%以下にし、微細なセメンタ
イトを析出させるための必要条件である。Mn、 Cr
、 Moを過剰に添加し1.8?In(X)+Cr(X
)+0.5Mo(X) >20C(X)となるとセメン
タイトの析出量が減少し、これに代わってM−Aが多量
に生成し、降伏比および耐久比を低下させるため1.8
Mn(1) +Cr (χ)+0.5Mo(X)≦20
C(χ)とする必要がある。
Bs ≧550(℃)(B−=830−270C(り−
90Mn(χ)−70Cr(χ)−83Mo(χ)) 上式で示されるBsはベイナイト変態開始温度を示し、
Bsが高いと変態歪は小さく、Bsが低いと変態歪が大
きくなる。変態歪は降伏比および耐久比を低下させるが
、特にBS <550(”C)では変態歪が急増し、陵
伏比、耐久比を著しく低下させるためBs≧550(C
)とする必要がある。
90Mn(χ)−70Cr(χ)−83Mo(χ)) 上式で示されるBsはベイナイト変態開始温度を示し、
Bsが高いと変態歪は小さく、Bsが低いと変態歪が大
きくなる。変態歪は降伏比および耐久比を低下させるが
、特にBS <550(”C)では変態歪が急増し、陵
伏比、耐久比を著しく低下させるためBs≧550(C
)とする必要がある。
(実施例)
以下に本発明の特徴を比較鋼および従来綱と比較(−1
実施例でもって明らかにする。
実施例でもって明らかにする。
第1表は実施例に用いた供試材の化学成分を示すもので
ある。
ある。
(以下余白)
第1表において1〜18鋼は本発明鋼であり、1〜4鯛
は第1発明鋼、5〜7鋼は第2発明鋼、8〜12鋼は第
3発明鋼、13〜1B綱は第4発明鋼である。また、1
9〜25鋼は比較鋼であり、26鋼はフェライト・パー
ライト型の従来の非調質鋼、27鋼は従来鋼であるSC
M440である。
は第1発明鋼、5〜7鋼は第2発明鋼、8〜12鋼は第
3発明鋼、13〜1B綱は第4発明鋼である。また、1
9〜25鋼は比較鋼であり、26鋼はフェライト・パー
ライト型の従来の非調質鋼、27鋼は従来鋼であるSC
M440である。
第1表に示した供試材のうち1〜26鯛については、熱
間圧延にて製造した直径60−の丸棒を1250℃に加
熱後、1150℃にて直径301111の丸棒に鍛造し
、室温まで自然空冷し試験材とした。また、SCM44
0である27鋼については熱間圧延にて製造した直径3
0II園の丸棒を880℃にて加熱後油浴中にて焼入を
行い、続いて580℃にて焼もどしを行い試験材とした
。
間圧延にて製造した直径60−の丸棒を1250℃に加
熱後、1150℃にて直径301111の丸棒に鍛造し
、室温まで自然空冷し試験材とした。また、SCM44
0である27鋼については熱間圧延にて製造した直径3
0II園の丸棒を880℃にて加熱後油浴中にて焼入を
行い、続いて580℃にて焼もどしを行い試験材とした
。
各供試材の試験材を用いて、ミクロ組織、ベイナイトラ
ス寸法、M−A量、0.2χ耐力、引張強さ、降伏比、
耐久比、衝撃値、被削性について後述する方法にて測定
した。
ス寸法、M−A量、0.2χ耐力、引張強さ、降伏比、
耐久比、衝撃値、被削性について後述する方法にて測定
した。
ベイナイトラス寸法は長手方向の寸法を光学顕微鏡にて
倍率1000倍で100視野の測定を行い、その平均値
をもって測定値とした。
倍率1000倍で100視野の測定を行い、その平均値
をもって測定値とした。
M−A量は倍率5000倍の走査型電子顕微鏡により各
試料100視野をポイントカウンティング法で測定し、
その平均値をもって測定値とした。
試料100視野をポイントカウンティング法で測定し、
その平均値をもって測定値とした。
引張試験の結果はJISJ号引張試験片を作製し、引張
速度1−懺へecで測定したものであり、衝撃値はJI
Sa号Uノツチシャルピー試験片を作製し、測定したも
のである。
速度1−懺へecで測定したものであり、衝撃値はJI
Sa号Uノツチシャルピー試験片を作製し、測定したも
のである。
耐久比は小野式回転曲げ疲労試験により107回転での
耐久限を求め、引張強度との比率をとったものである。
耐久限を求め、引張強度との比率をとったものである。
被剛性はドリル穿孔試験により評価した。なお、試験は
トリJしは5−φのストレートシャンク、ドリルの材質
は5KH9、ドリル回転数は1710r、p、m。
トリJしは5−φのストレートシャンク、ドリルの材質
は5KH9、ドリル回転数は1710r、p、m。
、切削油なし、荷重75kgの条件で行った。測定した
結果は、従来鋼である27鋼の穿孔距離を100とし、
それぞれの穿孔距離を整数比で整理した。
結果は、従来鋼である27鋼の穿孔距離を100とし、
それぞれの穿孔距離を整数比で整理した。
各供試材の性能評価結果を第2表に示す。
i2表から明らかなよ・つt1″、比較鋼、従来鋼であ
る19〜27鰐を本発明鋼と比較すると、19鋼はC含
有率が高いため衝撃値が劣るとともに、Bs≧550(
”C)を満足しないため、降伏比、耐久比がともに劣る
ものであり、20.21冑はMnあるいはCy含有率が
高いため焼入性が向上し過ぎるとともに、M−入量が非
常に多く、また式(1)(第2表参照)およびn5≧5
50(’C)を満足しないため降伏比および耐久比が劣
るものであり、22関はMoの含有率及びに0.11の
合計含有率が低いため、ベイナイト・化が不十分となり
−・部パーライトが生成するとともに、ベイナイトラス
寸法が大きいため、引張強さ、降伏比、耐久比、衝撃値
がともに劣るものであり、23飼はVの含有率が低いた
め、ベイナイトラス寸法が大きくなり、衝撃値が劣るも
のであり、24鋼は本発明鋼において強度向上のため最
も重要な元素であるCuの含有率が低いとともbこ、(
1)式を満足しないためM−A 量が多く、強度、降伏
比、耐久比が劣るものであり、25絢は化学成分は本発
明鋼の範囲ムこ入っているが、V態温度が低いため乙こ
変態歪の影響により、降伏比、耐久比が劣るものである
。また、従来のフェライト・パーライト型非調質鋼であ
る2G卸は強度、降伏比および耐久比が低く、5CF9
440である27鋼は降伏比、耐久比、衝撃値は本発明
鋼と同等であるが、強度が劣るものである。
る19〜27鰐を本発明鋼と比較すると、19鋼はC含
有率が高いため衝撃値が劣るとともに、Bs≧550(
”C)を満足しないため、降伏比、耐久比がともに劣る
ものであり、20.21冑はMnあるいはCy含有率が
高いため焼入性が向上し過ぎるとともに、M−入量が非
常に多く、また式(1)(第2表参照)およびn5≧5
50(’C)を満足しないため降伏比および耐久比が劣
るものであり、22関はMoの含有率及びに0.11の
合計含有率が低いため、ベイナイト・化が不十分となり
−・部パーライトが生成するとともに、ベイナイトラス
寸法が大きいため、引張強さ、降伏比、耐久比、衝撃値
がともに劣るものであり、23飼はVの含有率が低いた
め、ベイナイトラス寸法が大きくなり、衝撃値が劣るも
のであり、24鋼は本発明鋼において強度向上のため最
も重要な元素であるCuの含有率が低いとともbこ、(
1)式を満足しないためM−A 量が多く、強度、降伏
比、耐久比が劣るものであり、25絢は化学成分は本発
明鋼の範囲ムこ入っているが、V態温度が低いため乙こ
変態歪の影響により、降伏比、耐久比が劣るものである
。また、従来のフェライト・パーライト型非調質鋼であ
る2G卸は強度、降伏比および耐久比が低く、5CF9
440である27鋼は降伏比、耐久比、衝撃値は本発明
鋼と同等であるが、強度が劣るものである。
これに対して本発明鋼である1=X8鋼は1葛の析出強
化を利用して強度を大幅に向丘させたこと、Moとνを
複合添加し、C量と合金元素量の関係を適切な範囲内に
規制しく式(1))、Bs≧550 (’C)としたこ
とによりベイナイトラス寸法が@細化されM−Alも1
%以下と少なく抑えられた結果、0゜2χ耐力88kg
f/舶1IlT以」二、引張強さ105kgf /wa
vlI”以L、降伏比0.82以上、耐久比0752以
上、衝撃値8kgfs/cl11″以上という優れた性
能を有するものである。これは調質合金鋼に比べると、
強度が優れており、かつ同等以上の靭性を有するもので
ある。
化を利用して強度を大幅に向丘させたこと、Moとνを
複合添加し、C量と合金元素量の関係を適切な範囲内に
規制しく式(1))、Bs≧550 (’C)としたこ
とによりベイナイトラス寸法が@細化されM−Alも1
%以下と少なく抑えられた結果、0゜2χ耐力88kg
f/舶1IlT以」二、引張強さ105kgf /wa
vlI”以L、降伏比0.82以上、耐久比0752以
上、衝撃値8kgfs/cl11″以上という優れた性
能を有するものである。これは調質合金鋼に比べると、
強度が優れており、かつ同等以上の靭性を有するもので
ある。
また、被削性についても被削性元素を添加した第3及び
第4発明鋼である8〜18鯛は第1、第2発明鋼に比べ
て強度、靭性、疲労強度などの性能を損なうことな(第
1、第2発明鋼、比較鋼、従来鋼に比べ優れた被削性を
示すことが確認できた。
第4発明鋼である8〜18鯛は第1、第2発明鋼に比べ
て強度、靭性、疲労強度などの性能を損なうことな(第
1、第2発明鋼、比較鋼、従来鋼に比べ優れた被削性を
示すことが確認できた。
次に、鍛造条件の変化による本発明鋼の性能への影響に
ついて、別の実施例により明らかにする。
ついて、別の実施例により明らかにする。
第1表に示す鯛のうち本発明鋼の3.6.9.13鋼と
従来の非調質鋼である26鋼を各種条件にて鍛造し、引
張強さ、0.2χ耐力、降伏比および衝撃値を評価した
。
従来の非調質鋼である26鋼を各種条件にて鍛造し、引
張強さ、0.2χ耐力、降伏比および衝撃値を評価した
。
第3表は鍛造加熱温度と引張強さ、0.2χ耐力、降伏
比および衝撃値の関係を示したものである。
比および衝撃値の関係を示したものである。
試験データは前記3.6.9.13.2611の直径6
0■の丸棒を1350°C11250℃および1150
℃に加熱し各々1250℃、1150°Cおよび105
0℃にて直径30mmの丸棒に鍛造後、室温まで自然空
冷したものを供試材として、その中心部よりJIS4号
引張試験片およびJIS3号Uノツチシャルピー試験片
を採取し、試験を実施して得られたものである。
0■の丸棒を1350°C11250℃および1150
℃に加熱し各々1250℃、1150°Cおよび105
0℃にて直径30mmの丸棒に鍛造後、室温まで自然空
冷したものを供試材として、その中心部よりJIS4号
引張試験片およびJIS3号Uノツチシャルピー試験片
を採取し、試験を実施して得られたものである。
第3表
第3表から明らかなように、従来のフェライト・パーラ
イト型の非調質鋼である26鋼は加熱温度の上昇に伴い
、引張強さ、0.2χ耐力が増加し、衝撃値が低下する
のに対し、ベイナイト組織を有する本発明鋼3.6.9
.13鋼は加熱温度、加工温度によって性能が殆ど変化
せず、かつ従来の非調質鋼に比べ著しく高い強度、降伏
比が得られることがわかる。
イト型の非調質鋼である26鋼は加熱温度の上昇に伴い
、引張強さ、0.2χ耐力が増加し、衝撃値が低下する
のに対し、ベイナイト組織を有する本発明鋼3.6.9
.13鋼は加熱温度、加工温度によって性能が殆ど変化
せず、かつ従来の非調質鋼に比べ著しく高い強度、降伏
比が得られることがわかる。
また第4表は鍛造後の冷却速度と引張強さ、0゜2χ耐
力、降伏比および衝撃値の関係を示したものである。な
お鍛造後の冷却速度は鍛造後の丸棒サイズをφ30、φ
60、φ100と変化させることにより振り分けである
。すなわちφ30は比較的早い冷却速度(800〜65
0°Cの平均冷却速度40°(/s+in、)、φ10
0は遅い冷却速度(800〜650°Cの平均冷却速度
10℃/■in、)に対応し、φ60は中間の冷却速度
に対応している。上記の鋼3.6.9.13および26
鋼の直径200mm 、120園■、6011mの各サ
イズの丸棒を1250°Cに加熱し、各々直径100m
m、60m1.30mmの丸棒に鍛造後室塩まで自然空
冷したものを供試材としてその中心部よりJIS4号引
張試験片、およびJISa号Uノツチシャルピー試験片
を採取し試験を実施した。
力、降伏比および衝撃値の関係を示したものである。な
お鍛造後の冷却速度は鍛造後の丸棒サイズをφ30、φ
60、φ100と変化させることにより振り分けである
。すなわちφ30は比較的早い冷却速度(800〜65
0°Cの平均冷却速度40°(/s+in、)、φ10
0は遅い冷却速度(800〜650°Cの平均冷却速度
10℃/■in、)に対応し、φ60は中間の冷却速度
に対応している。上記の鋼3.6.9.13および26
鋼の直径200mm 、120園■、6011mの各サ
イズの丸棒を1250°Cに加熱し、各々直径100m
m、60m1.30mmの丸棒に鍛造後室塩まで自然空
冷したものを供試材としてその中心部よりJIS4号引
張試験片、およびJISa号Uノツチシャルピー試験片
を採取し試験を実施した。
(以下余白)
第4表
第4表から明らかなように、本発明鋼の3.6、9.1
3鋼は冷却速度(鍛伸丸棒サイズ)が変化しても引張強
さ、0.2z耐力および衝撃値は殆ど変化せず安定した
性能が得られるのに対し、フェライI・・パーライト型
の従来の非調質鋼である26餌は冷却速度が遅くなるに
つれて0.2χ耐力、引張強さおよび衝撃値が徐々に低
トすることがわかる。
3鋼は冷却速度(鍛伸丸棒サイズ)が変化しても引張強
さ、0.2z耐力および衝撃値は殆ど変化せず安定した
性能が得られるのに対し、フェライI・・パーライト型
の従来の非調質鋼である26餌は冷却速度が遅くなるに
つれて0.2χ耐力、引張強さおよび衝撃値が徐々に低
トすることがわかる。
このように、本発明鋼は今回試験したあらゆる鍛造条件
において安定して優れた性能を示し、かつ従来の非調質
鋼に比べ高い強度と降伏比を有することがわかる。
において安定して優れた性能を示し、かつ従来の非調質
鋼に比べ高い強度と降伏比を有することがわかる。
(発明の効果)
本発明の熱間鍛造用高強度、高靭性非調質鋼は従来のフ
ェライト・パーライト型非調質鋼が有していた特性が劣
ることおよび鍛造時の条件を厳しく管理しないと優れた
性能が得られないとい・う問題点を解決し、広い範囲の
鍛造条件にて従来の非調質鋼に比べ優れた強度、靭性、
疲労強度が得られるものであり、かつ調質合金銅に比べ
ても高い強度を有するものである。
ェライト・パーライト型非調質鋼が有していた特性が劣
ることおよび鍛造時の条件を厳しく管理しないと優れた
性能が得られないとい・う問題点を解決し、広い範囲の
鍛造条件にて従来の非調質鋼に比べ優れた強度、靭性、
疲労強度が得られるものであり、かつ調質合金銅に比べ
ても高い強度を有するものである。
従って、自動車の足廻り部品や建設ね械の大型部品の非
調質化を達成し、省エネルギーの社会的要請への対応を
可能にするものであり、産業上寄与するところは極めて
大きい。
調質化を達成し、省エネルギーの社会的要請への対応を
可能にするものであり、産業上寄与するところは極めて
大きい。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、重量比にしてC:0.10〜0.30%、Si:0
.05〜0.50%、Mn:0.80〜2.00%、C
u:0.20〜3.00%、Cr:0.30〜1.50
%、Mo:0.05〜0.50%、Al:0.010〜
0.060%、V:0.05〜0.50%、N:0.0
08〜0.020%を含有し、かつMo(%)+V(%
)≧0.20(%)、1.8Mn(%)+Cr(%)+
0.5Mo(%)≦20C(%)、B_s≧550(℃
)(B_s=830−270C(%)−90Mn(%)
−70Cr(%)−83Mo(%))であり、残部Fe
ならびに不純物元素からなることを特徴とする熱間鍛造
用高強度、高靭性非調質鋼。 2、重量比にしてC:0.10〜0.30%、Si:0
.05〜0.50%、Mn:0.80〜2.00%、C
u:0.20〜3.00%、Cr:0.30〜1.50
%、Mo:0.05〜0.50%、Al:0.010〜
0.060%、V:0.05〜0.50%、N:0.0
08〜0.020%を含有し、さらにTi:0.01〜
0.20%、Nb:0.01〜0.30%のうち1種ま
たは2種を含有し、かつMo(%)+V(%)≧0.2
0(%)、1.8Mn(%)+Cr(%)+0.5Mo
(%)≦20C(%)、B_s≧550(℃)(B_s
=830−270C(%)−90Mn(%)−70Cr
(%)−83Mo(%))であり、残部Feならびに不
純物元素からなることを特徴とする熱間鍛造用高強度、
高靭性非調質鋼。 3、重量比にしてC:0.10〜0.30%、Si:0
.05〜0.50%、Mn:0.80〜2.00%、C
u:0.20〜3.00%、Cr:0.30〜1.50
%、Mo:0.05〜0.50%、Al:0.010〜
0.060%、V:0.05〜0.50%、N:0.0
08〜0.020%を含有し、さらにS:0.04〜0
.12%、Pb:0.05〜0.30%、Ca:0.0
005〜0.01%のうち1種または2種以上を含有し
、かつMo(%)+V(%)≧0.20(%)、1.8
Mn(%)+Cr(%)+0.5Mo(%)≦20C(
%)、B_s≧550(℃)(B_s=830−270
C(%)−90Mn(%)−70Cr(%)−83Mo
(%))であり、残部Feならびに不純物元素からなる
ことを特徴とする熱間鍛造用高強度、高靭性非調質鋼。 4、重量比にしてC:0.10〜0.30%、Si:0
.05〜0.50%、Mn:0.80〜2.00%、C
u:0.20〜3.00%、Cr:0.30〜1.50
%、Mo:0.05〜0.50%、Al:0.010〜
0.060%、V:0.05〜0.50%、N:0.0
08〜0.020%を含有し、さらにTi:0.01〜
0.20%、Nb:0.01〜0.30%のうち1種ま
たは2種と、S:0.04〜0.12%、Pb:0.0
5〜0.30%、Ca:0.0005〜0.01%のう
ち1種または2種以上を含有し、かつMo(%)+V(
%)≧0.20(%)、1.8Mn(%)+Cr(%)
+0.5Mo(%)≦20C(%)、B_s≧550(
℃)(B_s=830−270C(%)−90Mn(%
)−70Cr(%)−83Mo(%))であり、残部F
eならびに不純物元素からなることを特徴とする熱間鍛
造用高強度、高靭性非調質鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26259090A JPH04141549A (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 熱間鍛造用高強度、高靭性非調質鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26259090A JPH04141549A (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 熱間鍛造用高強度、高靭性非調質鋼 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04141549A true JPH04141549A (ja) | 1992-05-15 |
Family
ID=17377916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26259090A Pending JPH04141549A (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 熱間鍛造用高強度、高靭性非調質鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04141549A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0787812A1 (fr) * | 1996-02-08 | 1997-08-06 | ASCOMETAL (Société anonyme) | Acier pour la fabrication de pièce forgée et procédé de fabrication d'une pièce forgée |
-
1990
- 1990-09-28 JP JP26259090A patent/JPH04141549A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0787812A1 (fr) * | 1996-02-08 | 1997-08-06 | ASCOMETAL (Société anonyme) | Acier pour la fabrication de pièce forgée et procédé de fabrication d'une pièce forgée |
FR2744733A1 (fr) * | 1996-02-08 | 1997-08-14 | Ascometal Sa | Acier pour la fabrication de piece forgee et procede de fabrication d'une piece forgee |
US5820706A (en) * | 1996-02-08 | 1998-10-13 | Ascometal | Process for manufacturing a forging |
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