JPH073385A - 熱間鍛造用高強度高靱性非調質鋼 - Google Patents

熱間鍛造用高強度高靱性非調質鋼

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JPH073385A
JPH073385A JP17377293A JP17377293A JPH073385A JP H073385 A JPH073385 A JP H073385A JP 17377293 A JP17377293 A JP 17377293A JP 17377293 A JP17377293 A JP 17377293A JP H073385 A JPH073385 A JP H073385A
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JP
Japan
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hot forging
strength
steel
kgf
toughness
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JP17377293A
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English (en)
Inventor
Takayo Chiba
貴世 千葉
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Sanyo Special Steel Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Special Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 材料費を極力抑え、熱間鍛造後空冷のままで
引張強さ90kgf/mm2 以上でシャルピー衝撃値が6kgf
・m/cm2 以上である高強度高靱性を有する熱間鍛造用非
調質鋼を提供する 【構成】 重量%で、C:0.07〜0.25%、S
i:0.05〜1.00%、Mn:1.8〜3.0%、
Cr:0.8〜2.0%、V:0.05〜0.50%、
Al:0.015〜0.030%、N:0.01〜0.
03%、残部Feおよび不可避不純物からなり、下記数
式1を満足することからなる引張強さ90kgf/mm2 以上
でシャルピー衝撃値が6kgf ・m/cm2 以上の熱間鍛造用
高強度高靱性非調質鋼、さらに該鋼の成分に追加して
S、Pb、Bi、Se、Teのそれぞれ:0.02〜
0.30%およびCa:0.001〜0.01%から選
んだ1種又は2種を含有するものからなる切削性に優れ
た熱間鍛造用高強度高靱性非調質鋼。 【数1】 11.4≧21.1 Cwt% +2.1 Mnwt% +2.8 Crwt% +3.1 Vwt%

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱間鍛造後に焼入れ焼
戻しなどの熱処理を行わずに十分な強度、靱性を有する
自動車の足周り部品等に使用される熱間鍛造用非調質鋼
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、焼入れ・焼戻し工程を省略するこ
とを目的とし、中炭素鋼、および中炭素マンガン鋼に析
出硬化型元素であるV、Nb、Tiを添加した熱間鍛造
用非調質鋼が広く使用されてきている。しかし、それら
は引張強さが90kgf/mm2 以上になるとシャルピー衝撃
値が3kgf ・m/cm2 以下と極端に低下するという事実が
ある。これに対してはMoを添加し、これらの特性を向
上させようとするもの(特開昭62-205425 号)や、B、
Tiを添加しなおかつ冷却条件を油冷または水冷とする
ことによって特性を向上させようとするもの(特開昭64
-42556号)等が発明されている。しかし、前者において
は材料コストの上昇が高く、後者においては冷却設備の
変更や冷却時の歪の発生等の問題が生ずる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、材料コスト
を極力抑え、熱間鍛造後空冷のままで引張強さ90kgf/
mm2 以上でシャルピー衝撃値が6kgf ・m/cm2 以上であ
る高強度高靱性を有する熱間鍛造用非調質鋼と、さらに
その被削性を向上させた熱間鍛造用非調質鋼を提供する
ことを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、強度について
C、Si、Mn、Cr、Vを、靱性についてC、Mn、
Cr、Vを調整することにより、熱間鍛造後自然空冷し
たままで、ベイナイト+フェライトの2相組織またはベ
イナイト組織であり、引張強さ90kgf/mm2 以上でシャ
ルピー衝撃値が6kgf ・m/cm2 以上である非調質鋼にあ
る。すなわち、重量%で、C:0.07〜0.25%、
Si:0.05〜1.00%、Mn:1.8〜3.0
%、Cr:0.8〜2.0%、V:0.05〜0.50
%、Al:0.015〜0.030%、N:0.01〜
0.03%、残部Feおよび不可避不純物からなり、下
記数式1を満足する熱間鍛造用高強度高靱性非調質鋼に
ある。さらに該非調質鋼の成分組成に追加してS、P
b、Bi、Se、Teのそれぞれ:0.02〜0.30
%およびCa:0.001〜0.01%から選んだ1種
又は2種以上を含有するものからなり、下記数式1を満
足する被削性の良好な熱間鍛造用高強度高靱性非調質鋼
にある。
【0005】
【数1】 11.4≧21.1 Cwt% +2.1 Mnwt% +2.8 Crwt% +3.1 Vwt%
【0006】
【作用】本発明は、C、Si、Mn、Cr、Vの成分範
囲の下限を調整することにより引張り強さを90kgf/mm
2 以上に高め、強度向上に伴う衝撃値の低下をC、M
n、Cr、Vを調整して数式1を満足させて補い、6kg
f ・m/cm2 以上のシャルピー衝撃値を保証した熱間鍛造
用高強度高靱性非調質鋼を得て自動車の足周り部品の軽
量化を図るものとする。このため非調質鋼のサンプル4
2種類で重回帰分析を行った結果、6kgf ・m/cm2 以上
のシャルピー衝撃値を確保するには、数式1を満足する
必要があることを見いだした。
【0007】本発明における熱間鍛造用高強度高靱性非
調質鋼の成分範囲を限定した理由を以下に述べる。
【0008】Cは、強度確保に欠かせない元素で、0.
07%未満では強度確保が充分でなく、0.25%を超
えると靱性が低下するので、成分範囲を0.07〜0.
25%とする。
【0009】Siは、溶製時の脱酸剤として必要な元素
であり、また、強度確保に欠かせない元素であり、0.
05%未満では強度確保が充分でなく、1.00%を超
えると靱性が低下するので、成分範囲を0.05〜1.
00%とする。
【0010】Mnは、Siと同様に溶製時の脱酸剤とし
て必要な元素であり、また、強度確保に欠かせない元素
であり、さらに靱性確保のために欠かせない元素であ
る。1.8%未満では、強度確保および靱性確保が充分
でなく、3.0%を超えると被削性が低下するので、成
分範囲を1.8〜3.0%とする。
【0011】Crは、強度および靱性の確保に欠かせな
い元素で、0.8%未満では強度および靱性が充分でな
く、2.0%を超えると靱性が低下するので、成分範囲
を0.8〜2.0%とする。
【0012】Vは、強度および靱性の確保に欠かせない
元素で、0.05%未満では強度および靱性が充分でな
く、0.50%を超えると強度および靱性向上の効果は
飽和するので、成分範囲を0.05〜0.50%とす
る。
【0013】Alは、溶製時の脱酸剤として必要な元素
であり、また、Nと結合してAlNを生成して結晶粒粗
大化防止に効果のある元素である。0.015%未満で
は結晶粒粗大化防止効果が充分でなく、0.030%を
超えると靱性が低下するので、成分範囲を0.015〜
0.030%とする。
【0014】Nは、上記のようにAlと結合してAlN
を生成して結晶粒粗大化防止に効果のある元素である。
0.01%未満では結晶粒粗大化防止効果が充分でな
く、0.03%を超えると靱性が低下するので、成分範
囲を0.01〜0.03%とする。
【0015】S、Pb、Bi、Se、Te、およびCa
はいずれも被削性の向上に効果のある元素である。本発
明の請求項2の第2発明鋼はS、Pb、Bi、Se、T
eはそれぞれ0.02〜0.30%の、またCaは0.
001〜0.010%の範囲で、これらのうちいずれか
1種又は2種以上を添加することで、被削性を向上させ
たものである。S、Pb、Bi、Se、Teは0.02
%未満、Caは0.001%未満では、その効果はな
い。しかし、S、Pb、Bi、Se、Teは0.30%
を超えて、またCaは0.01%を超えて含有すると熱
間加工性を低下させるのでS、Pb、Bi、Se、Te
の各元素の上限を0.30%、Caの上限を0.01%
とする。
【0016】
【実施例】
【0017】
【表1】
【0018】請求項1および請求項2の発明の実施例を
第1発明鋼としてA〜Jの10種および第2発明鋼とし
てK〜Pの6種、比較鋼として、Q〜Tの6種の残部成
分であるFeおよび不可避不純物を除く成分組成および
数式1の計算値、並びにこれらの鋼の引張り強さおよび
衝撃値を表1に示す。
【0019】表1において、比較鋼QはCおよびCrの
含有量ならびに数式1の計算値が本発明から外れ、比較
鋼RはMnの含有量が本発明からはずれ、比較鋼Sは数
式1の計算値が本発明から外れ、比較鋼TはMnおよび
Alの含有量が本発明から外れている。
【0020】本発明の実施例は第1発明鋼、第2発明鋼
共に引張強さは90kgf/mm2 以上であり、かつ引張強さ
が100kgf/mm2 を超えても衝撃値は6kgf ・m/cm2
り低くなるものはなく、いずれの発明鋼も満足の行くも
のである。これに対し比較鋼Qおよび比較鋼Sは引張強
さは108.1kgf/mm2 および115.4kgf/mm2 と高
いが衝撃値は4.7kgf ・m/cm2 および4.9kgf ・m/
cm2 と6kgf ・m/cm2より低く、比較鋼Rおよび比較鋼
Tは衝撃値は7.7kgf ・m/cm2 および8.5kgf ・m/
cm2 と6kgf ・m/cm2 より高いが、引張強さは88.6
kgf/mm2 および88.0kgf/mm2 といずれも90kgf/mm
2 よりも低く引張強さが不足している。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の非調質鋼
は、引張強さは90kgf/mm2 以上でありながら衝撃値は
6kgf ・m/cm2 以上の値を示し、従来の非調質鋼と較べ
て引張強さに対する衝撃値の低下比が小さい。このよう
に本発明鋼は強度も高くかつ衝撃値も高いので、本発明
鋼を自動車の足周り部品に使用するならば、これらの部
品の軽量化を図ることができるという、本発明は従来の
ものにない優れた効果を有する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.07〜0.25%、
    Si:0.05〜1.00%、Mn:1.8〜3.0
    %、Cr:0.8〜2.0%、V:0.05〜0.50
    %、Al:0.015〜0.030%、N:0.01〜
    0.03%、残部Feおよび不可避不純物からなり、下
    記数式1を満足することを特徴とする熱間鍛造用高強度
    高靱性非調質鋼。 【数1】 11.4≧21.1 Cwt% +2.1 Mnwt% +2.8 Crwt% +3.1 Vwt%
  2. 【請求項2】 重量%で、C:0.07〜0.25%、
    Si:0.05〜1.0%、Mn:1.8〜3.0%、
    Cr:0.8〜2.0%、V:0.05〜0.50%、
    Al:0.015〜0.030%、およびN:0.01
    〜0.03%を含有し、さらにS、Pb、Bi、Se、
    Teのそれぞれ:0.02〜0.30%およびCa:
    0.001〜0.01%から選んだ1種又は2種以上を
    含有すると共に、残部Feおよび不可避不純物からな
    り、下記数式1を満足することを特徴とする熱間鍛造用
    高強度高靱性非調質鋼。 【数1】 11.4≧21.1 Cwt% +2.1 Mnwt% +2.8 Crwt% +3.1 Vwt%
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