JPH0559963B2

JPH0559963B2 -

Info

Publication number: JPH0559963B2
Application number: JP31840487A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kataoka; Kyoshi Uchida; Noriaki Koshizuka; Shuzo Ueda
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1987-12-16
Filing date: 1987-12-16
Publication date: 1993-09-01
Also published as: JPH01159318A

Description

【発明の詳細な説明】

〈発明の目的〉産業上の利用分野本発明は中炭素低合金強靱鋼の製造方法に係
り、詳しくは、引張強さが160Kgｆ／mm²以上で、
かつ靱性に優れた超高張力構造用の中炭素低合金
強靱鋼の製造方法に係る。従来の技術航空機や自動車等の輸送機器において、その運
行性能や燃費等の経済性を高めるために、使用部
品の軽量化が要求され、そのために引張強さが
160Kgｆ／mm²以上の高強度鋼の採用の試みが進め
られている。この場合、上記部品の素材として
は、高強度と同時に十分な延性および靱性が要求
されている。しかしながら、従来のものではこのような要求
を満足するようなものはなかつた。そこで、これらの要求を満足するような強靱鋼
の研究が行なわれているが、未だこのようなもの
の製法については全く提案されていない。発明が解決しようとする問題点本発明は上記欠点の解決を目的とし、具体的に
は、高強度で、高靱性を具えた中炭素低合金強靱
鋼の製造がきわめてむづかしいこと、更に、この
ような中炭素低合金強靱鋼の研究開発がなされて
いないこと等の問題を解決することを目的とす
る。〈発明の構成〉問題点を解決するための手段ならびにその作用すなわち、本発明は、、重量％でＣ：0.30〜
0.60％、Si：0.01〜1.00％、Mn：0.10〜1.50％、
Ni：0.20〜4.00％、Cr：0.50〜1.50％、Mo：0.50
〜1.50％、Ｖ：0.03〜0.30％を含有する鋼を溶製、
熱間加工し、次いで、これを1000℃以上の温度に
加熱してオーステナイト化したのち、冷却してマ
ルテンサイト組織となし、更に、これをAc₃〜
Ac₃＋130℃の温度域から焼入れ後、焼もどし処
理を施すことを特徴とする。以下、本発明の手段たる構成ならびに作用につ
いて更に具体的に説明すると、次の通りである。まず、本発明者等は従来から超高張力構造用鋼
として開発されている中炭素低合金鋼、とくに、
中炭素Ni−Cr−Mo−Ｖ鋼（JIS SNCM系）の
熱処理特性に着目し、高強度かつ高靱性を確保す
るため、種々実験研究を重ねた結果、微細炭化物
の均一分散とオーステナイト粒径の微細化するよ
うに特別に考慮した熱処理を施すことにより初め
て高強度かつ高靱性の鋼材が製造できることを見
出した。すなわち、本発明者等の知見によれば、中炭素
Ni−Cr−Mo−Ｖ鋼鋼材を従来法で製造した場合
には、焼入れ加熱時に炭化物の固溶、拡散が不十
分となり、焼もどし後の強度および靱性が低いこ
と、および炭化物を完全固溶させるため焼入れ温
度を高くすると、オーステナイト粒の粗大化によ
り焼もどし後の強度は向上するが、靱性が低下す
る問題があつたが、本発明の上記のような鋼材を
特定の熱処理条件で熱処理を施すことにより、オ
ーステナイト粒の粗大化を生じることなく、炭化
物の完全固溶および拡散が十分となり、焼もどし
後に微細炭化物が均一分散して高強度かつ高靱性
のものが得られる。なお、本発明において合金組成範囲及び熱処理
条件の限定理由を述べると、次の通りである。まず、合金組成範囲について説明する。Ｃ：Ｃは強度確保のために添加するもので、0.30
％以上を必要とするが、0.60％を越えると靱性
が著しく低下するので上限を0.60％とした。 Si：Siは通常脱酸剤として0.01％以上の添加を必
要とするが、靱性および加工性を低下させるの
で上限を1.00％とした。 Mn：Mnは脱酸剤として、また、強度および熱
間加工性確保の目的で添加するが、0.10％未満
では効果がなく、一方、1.50％を越えると靱性
が低下するので上限を1.50％とした。 Ni：Niは固溶体強化元素であるとともに靱性を
向上させるため0.20％以上添加するが、4.0％
を越えるとその効果が飽和し、かつ高価な元素
であるため上限を4.0％とした。 Cr：Crは硬化能と耐焼もどし性を増す強化元素
として添加するが、0.50％未満ではその効果が
なく、一方、1.50％を越えると靱性が低下する
ので上限を1.50％とした。 Mo：Moは強度を向上させるとともに、少量の
添加では靱性も向上させるため0.50％以上添加
するが、過剰の添加は逆に靱性を低下し、高価
な元素であるため上限を1.50％とした。Ｖ：Ｖは炭窒化物を形成し、強度を高めるととも
に結晶粒を微細化して靱性を向上させるため
0.03％以上添加するが、0.30％を越えると炭窒
化物も粗大となり、上記の効果がなくなるため
上限を0.30％とした。次に、熱処理条件について説明する。前記した鋼を溶製・熱間加工後、熱処理をする
が、その熱処理は予備熱処理と調質熱処理とに分
けられる。まず、予備熱処理として1000℃以上の
温度でオーステナイト化したのち、特定の冷却速
度で冷却し、マルテンサイト組織のものとする。
このようにマルテンサイト組織となる冷却速度で
冷却するのは、炭化物の固溶化、材質の均質化の
ために必要で、1000℃未満では炭化物の完全固
溶、拡散均一化が困難であるため、オーステナイ
ト化温度を1000℃以上とした。また、冷却後の組
織をマルテンサイト組織とするのは冷却過程にお
ける炭化物の析出、粗大化を防止するとともに、
その後の熱処理で微細炭化物を均一分散させるた
めである。なお、マルテンサイト組織にするため
の好適な冷却速度は成分系によつて変るが、本発
明の成分範囲では150℃／min以上である。さら
に調質熱処理として焼入温度をAc₃〜Ac₃＋130℃
の範囲とするが、焼入後の組織を均一マルテンサ
イトとするとともにオーステナイト粒径の粗大化
による靱性の低下を防止するためである。また、
焼もどしは強度と靱性のバランスを考慮して実施
するが、望ましくは焼もどし温度は530℃以上と
する。なお、使用する中炭素低合金鋼の溶製は転炉ま
たは電気炉出鋼後、真空再溶解などにより、ガス
成分、不純物を低減して介在物等による靱性低下
を防止することが望ましい。また、調質熱処理前
に機械加工または冷間加工を実施する場合には、
本発明法の予備熱処理後に軟化焼鈍、焼もどし等
の熱処理を実施してもかまわない。実施例以下、実施例によつて更に説明する。第１表に示す化学成分の異なる２種の中炭素
Ni−Cr−Mo−Ｖ鋼を溶製し、熱間圧延により35
mm厚の鋼板を製造した。次いで、第２表に示す条件で予備熱処理（冷却
速度は200℃／min）を施し、引張強さおよび破
壊靱性値の測定用の各試験片を機械加工により作
成した。これらの試験片に第３表に示す条件で焼
入れ焼もどしの調質熱処理を施した後、引張およ
び破壊靱性試験を行なつた。その結果を第４表に
示した。

【表】

【表】また、第１図と第２図にそれぞれ強度、靱性に
およぼす予備処理におけるオーステナイト化温度
の影響と焼入温度の影響を示した。なお、第１図は試験No.２、No.３およびNo.５の試
験結果を、第２図は試験No.４、No.５およびNo.６の
試験結果を示すグラフである。第４表から明らかなように、本発明法により製
造した場合、強度、靱性ともに優れた特性のもの
が得られる。また、第２図に示すように焼入温度
を高くした比較例の場合は、強度（引張強さ）は
向上するが靱性（破壊靱性値）が低下する傾向を
示すが、第１図に示すように、予備熱処理でオー
ステナイト化温度を1000℃以上にすると、強度、
靱性ともに向上することがわかる。〈発明の効果〉本発明は、重量％でＣ：0.30〜0.60％、Si：
0.01〜1.00％、Mn：0.10〜1.50％、Ni：0.20〜
4.00％、Cr：0.50〜1.50％、Mo：0.50〜1.50％、
Ｖ：0.03〜0.30％を含有する鋼を溶製、熱間加工
し、次いで、これを1000℃以上の温度でオーステ
ナイト化したのち、冷却してマルテンサイト組織
となし、更に、これをAc₃〜Ac₃＋130℃の温度域
から焼入れ後、焼もどし処理をすることを特徴と
する中炭素低合金強靱鋼の製造方法である。これによつて高強度、高靱性の中炭素低合金鋼
が得られ、航空機等の輸送機器用部品の製造に好
適であり、非常に有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のオーステナイト化温
度と0.20％耐力、引張強さ、破壊靱性値との関係
を示すグラフ、第２図は比較例の焼入温度と0.2
％耐力、引張強さ、破壊靱性値との関係を示すグ
ラフである。符号１……0.2％耐力、２……破壊靱性値、３
……引張強さ。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量％でＣ：0.30〜0.60％、Si：0.01〜1.00
％、Mn：0.10〜1.50％、Ni：0.20〜4.00％、Cr：
0.50〜1.50％、Mo：0.50〜1.50％、Ｖ：0.03〜
0.30％を含有する鋼を溶製、熱間加工し、次い
で、これを1000℃以上の温度に加熱してオーステ
ナイト化したのち、冷却してマルテンサイト組織
となし、更に、これをAc₃〜Ac₃＋130℃の温度域
から焼入れ後、焼もどし処理を施すことを特徴と
する中炭素低合金強靱鋼の製造方法。