JPH08193239A - Steel material with high strength and high coefficient of thermal expansion and its production - Google Patents

Steel material with high strength and high coefficient of thermal expansion and its production

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JPH08193239A
JPH08193239A JP429495A JP429495A JPH08193239A JP H08193239 A JPH08193239 A JP H08193239A JP 429495 A JP429495 A JP 429495A JP 429495 A JP429495 A JP 429495A JP H08193239 A JPH08193239 A JP H08193239A
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JP
Japan
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steel
thermal expansion
less
coefficient
bainite
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JP429495A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Aihara
賢治 相原
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

PURPOSE: To produce a steel material with high strength and high coefficient of thermal expansion by heat-treating a high carbon steel having a specific composition containing Al, Si, etc., under specific temp. conditions. CONSTITUTION: A steel stock, which has a composition consisting of by weight, 0.40-2.0% C, 0.50-3.0% Si, <2.50% Mn, <0.50% Cr, <1.5% Al, and the balance Fe and satisfying (Al+Si)=0.6 to 4.5% or further containing one or >=2 kinds among specific amounts of B, Ni, Mo, Cu, and N and further, as machinability improving elements, one or >=2 kinds among specific small amounts of S, Te, Pb, Ca, and Bi, is heated to a temp. not lower than the Ac, point, cooled down to a temp. between the Ms point and 550 deg.C at a cooling rate higher than the critical cooling rate for pearlite formation, isothermally held at that temp., and cooled down to room temp. By this method, the steel material, having a mixed structure consisting of 30-70vol.% of austenite with a thermal expansion coefficient higher than that of ferrite and the balance bainite or bainite and martensite and also having >343Mpa yield strength and >13×10<-6> / deg.C thermal expansion coefficient, can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、降伏強度が343 MPa (3
5kgf/mm2) 以上で、かつ、室温〜373K(100℃3での熱膨
張率が13×10-6/℃以上である高強度・高熱膨張率鋼材
とその製造方法に関する。
[Industrial application] The present invention has a yield strength of 343 MPa (3 MPa).
The present invention relates to a high strength and high thermal expansion coefficient steel material having a thermal expansion coefficient of 5 kgf / mm 2 ) or more and a room temperature to 373 K (a thermal expansion coefficient at 100 ° C.3 of 13 × 10 −6 / ° C. or more) and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、鋼と非鉄金属材料とが共用される
場合が増加してきている。特に各種機械装置の軽量化が
求められて、鋼の代用としてアルミニウムあるいはアル
ミニウム合金などの非鉄金属材料の使用が増加しつつあ
る。これらの軽量金属材料は強度が比較的低いために高
強度の鋼との併用で機械の強度と軽量化との両立がはか
られている。
2. Description of the Related Art In recent years, cases where steel and non-ferrous metal materials are commonly used have been increasing. In particular, in order to reduce the weight of various mechanical devices, the use of non-ferrous metal materials such as aluminum or aluminum alloys instead of steel is increasing. Since these lightweight metal materials have relatively low strength, they are used in combination with high-strength steel to achieve both mechanical strength and weight reduction.

【0003】これらの非鉄合金は一般に鋼よりも熱膨張
率が大きいため、熱膨張率の差異に起因する技術トラブ
ルがみられるが、熱膨張率は材料固有の物理的特性であ
るため、それを調整・変更することは不可能とされてい
た。
Since these non-ferrous alloys generally have a larger coefficient of thermal expansion than steel, technical troubles due to the difference in coefficient of thermal expansion are observed. However, since coefficient of thermal expansion is a physical property peculiar to a material, It was impossible to adjust or change.

【0004】しかしながら、鋼に関してはフェライトと
よばれる体心立方の結晶構造をもつものとオーステナイ
トとよばれる面心立方の結晶構造をもつものの2種があ
って、室温では前者が、高温では後者が安定な相になっ
ている。オーステナイトはフェライトよりも熱膨張率が
大きいため、オーステナイト相の鋼 (例:オーステナイ
ト系ステンレス鋼) では熱膨張率が通常のフェライト相
の鋼の約1.5 倍程度の大きな熱膨張率をもっている。フ
ェライト相の鋼にオーステナイト相を混在させることが
できれば熱膨張率は両相の値の間で自由に変化させるこ
とができる。
However, there are two kinds of steels, one having a body-centered cubic crystal structure called ferrite and the other having a face-centered cubic crystal structure called austenite, the former at room temperature and the latter at high temperature. It is in a stable phase. Since austenite has a higher coefficient of thermal expansion than ferrite, austenitic phase steel (eg austenitic stainless steel) has a coefficient of thermal expansion that is about 1.5 times higher than that of normal ferritic phase steel. If the austenite phase can be mixed in the ferritic steel, the coefficient of thermal expansion can be freely changed between the values of both phases.

【0005】そうした考えに基づく新技術の例として、
特開昭61−252912号公報にはクランクシャフトとアルミ
合金製シリンダブロックとの組み合わせにより軸受け部
のメタルクリアランスの温度変化を小さく抑えてメタル
軸受けの焼き付きを防止する技術が開示されており、そ
の実現手段として球状黒鉛鋳鉄製のクランク軸をオース
テンパ処理して残留オーステナイト量が30〜50%となる
ようにする、という提案が開示されている。
As an example of a new technology based on such an idea,
Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-252912 discloses a technique for preventing seizure of a metal bearing by suppressing a temperature change of a metal clearance of a bearing portion by a combination of a crankshaft and an aluminum alloy cylinder block. As a means, a proposal is disclosed that a crankshaft made of spheroidal graphite cast iron is austempered so that the amount of retained austenite becomes 30 to 50%.

【0006】一方、熱膨張率の調整とは目的を異にして
いるが、特公昭58−42246 号公報において、C:0.4 〜
0.85%、Si:1.4 〜2.5 %、Mn:0.3 〜1.0 %の鋼をオ
ーステナイト化後380 〜480 ℃で恒温保持する処理によ
って残留オーステナイト量を30〜60%にした高強度鋼帯
の製造方法が開示されている。
On the other hand, although the purpose is different from the adjustment of the coefficient of thermal expansion, in JP-B-58-42246, C: 0.4-
A method for producing high strength steel strips with a retained austenite content of 30 to 60% by a process of austenitizing 0.85%, Si: 1.4 to 2.5%, Mn: 0.3 to 1.0% steel and holding it at a constant temperature of 380 to 480 ° C is provided. It is disclosed.

【0007】この特公昭58−42246 号公報に開示される
方法は、精密機械用小物部品に使用される高強度熱処理
鋼帯の延性を向上させるために65〜85%のベイナイト組
織と残留オーステナイトの複合組織にするという製造方
法であり、本発明の対象とする熱膨張率増加のための方
法とは目的が全く異なる。
The method disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-42246 discloses a bainite structure of 65 to 85% and a retained austenite structure in order to improve the ductility of a high-strength heat-treated steel strip used for small parts for precision machinery. This is a manufacturing method of forming a composite structure, and its purpose is completely different from the method for increasing the thermal expansion coefficient, which is the object of the present invention.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の一般
的な目的は、降伏強度が343 MPa (35kgf/mm2) 以上の機
械構造用鋼材で、かつ、室温〜373K(100℃) での熱膨張
率が13×10-6/K 以上である高熱膨張率鋼材とその製造
方法を提供することである。
Here, a general object of the present invention is to provide a steel material for machine structure having a yield strength of 343 MPa (35 kgf / mm 2 ) or more, and at room temperature to 373 K (100 ° C.). To provide a high thermal expansion coefficient steel material having a thermal expansion coefficient of 13 × 10 −6 / K or more and a manufacturing method thereof.

【0009】そこで、本発明者は、かかる目的を達成す
べく種々検討を重ね、まず、従来技術の見直しと、整理
を次のように行った。 オーステナイト系ステンレス鋼(JIS−G4303 など) 特公昭58−42246 号公報 特開平1−108842号公報。
Therefore, the present inventor has made various studies in order to achieve the above object, and firstly, the prior art was reviewed and organized as follows. Austenitic stainless steel (JIS-G4303, etc.) JP-B-58-42246, JP-A-1-108842.

【0010】(1) オーステナイト系ステンレス鋼:鋼に
関してはフェライト相とよばれる体心立方の結晶構造を
もつものとオーステナイト相とよばれる面心立方の結晶
構造をもつものの2種があって、普通の鋼材では、室温
では前者が、高温では後者が安定な相になっている。し
かしながら、Cr、Niの多量適正含有で室温でもオーステ
ナイト相が安定になる合金鋼があり、オーステナイト系
ステンレス鋼として総称されている合金鋼があって、広
く使用されている。
(1) Austenitic stainless steels: There are two types of steel, one having a body-centered cubic crystal structure called a ferrite phase and the other having a face-centered cubic crystal structure called an austenite phase. In the steel material, the former is stable at room temperature and the latter is stable at high temperature. However, there are alloy steels in which the austenite phase is stable even at room temperature by containing a large amount of Cr and Ni appropriately, and there are alloy steels generally referred to as austenitic stainless steels, which are widely used.

【0011】オーステナイト相はフェライト相よりも熱
膨張率が大きいため、オーステナイト系ステンレス鋼の
熱膨張率はフェライト系の一般鋼材の熱膨張率よりも約
1.5倍大きい。したがって、オーステナイト系ステンレ
ス鋼を用いれば通常の機械構造用鋼よりも大きな熱膨張
率をもたせることができる。しかしながら、オーステナ
イト鋼は次の3つの欠点があるため、高熱膨張率の機械
構造用鋼としては使用できない: 降伏強度が低い:強度を考慮している機械構造用鋼で
は、多くの場合、降伏強度が343 MPa (35kgf/mm2) 以上
必要である [このことは、JIS-G3113(鉄筋コンクリート
用鋼棒) 、G4051(機械構造用炭素鋼鋼材) 、G4102 〜41
09 (各種の合金鋼材) などで示されている] しかしながら、オーステナイト系鋼材では降伏強度 (耐
力) は196 MPa(20kgf/mm2)前後であって、強度を考慮す
る必要のある機械構造用鋼としては強度が不足する。
Since the austenitic phase has a higher coefficient of thermal expansion than the ferritic phase, the coefficient of thermal expansion of austenitic stainless steel is approximately the same as that of general ferritic steels.
1.5 times bigger. Therefore, if austenitic stainless steel is used, the coefficient of thermal expansion can be made higher than that of ordinary steel for machine structural use. However, austenitic steel cannot be used as a mechanical structural steel with a high coefficient of thermal expansion due to the following three drawbacks: Low yield strength: Mechanical structural steels considering strength often yield strength. Is required to be 343 MPa (35 kgf / mm 2 ) or more [This means JIS-G3113 (steel rod for reinforced concrete), G4051 (carbon steel steel for machine structure), G4102 to 41
09 (various alloy steel materials), etc. However, the yield strength (proof stress) of austenitic steel materials is around 196 MPa (20 kgf / mm 2 ) and it is necessary to consider strength. As a result, it lacks strength.

【0012】高価である:オーステナイト鋼はオース
テナイト相を安定にするために高価なNi、Crを多量に添
加しており非常に高価であるため、機械構造用鋼として
使用困難である。
Expensive: Austenitic steel contains a large amount of expensive Ni and Cr in order to stabilize the austenitic phase and is very expensive, so it is difficult to use as a steel for machine structural use.

【0013】低温を経ると熱膨張率が低下する:機械
構造用鋼では、寒冷地でも使用できるように、−213K
(−60℃) まで冷却されたあとでも安定した大きな熱膨
張率の維持が必要であるが、オーステナイトステンレス
鋼のオーステナイト相はこうした実用に耐えない不安定
なものが多く、安定化をはかればNiをさらに多量に含有
させる必要があって極めて高価になる。
The coefficient of thermal expansion decreases at low temperatures: For machine structural steel, -213K, so that it can be used even in cold regions.
It is necessary to maintain a stable and large coefficient of thermal expansion even after cooling to (-60 ° C), but the austenitic phase of austenitic stainless steel is often unstable and cannot be put to practical use. Since it is necessary to add a larger amount of Ni, it becomes extremely expensive.

【0014】(2) 特公昭58−42246 号公報の方法:C:
0.4 〜0.85%、Si:1.4 〜2.5 %、Mn:0.3 〜1.0 %の
鋼であるため、焼入性が低くて TTT線図の臨界冷却速度
以上の冷却速度Ac3 点以上から380 〜480℃の温度域に
急冷することは、この方法におけるように板厚1mmの鋼
帯板だから可能なのであって、機械部品を対象とした場
合よほどの小物部品でなければならず、一般の機械部品
に対してこのような成分の鋼でそのような熱処理方法で
は、上述の本発明の目的を達成することは困難である。
(2) Method of Japanese Patent Publication No. 58-42246: C:
Steel of 0.4 to 0.85%, Si: 1.4 to 2.5%, Mn: 0.3 to 1.0% has low hardenability and has a cooling rate Ac of 3 points or more from the critical cooling rate of the TTT diagram to 380 to 480 ° C. It is possible to rapidly cool to the temperature range of 1 mm because it is a steel strip with a plate thickness of 1 mm as in this method, and it must be a small part as much as when targeting mechanical parts. It is difficult to achieve the above-mentioned object of the present invention with such a heat treatment method with steel having such a composition.

【0015】(3) 特開平1−108342号公報:C:0.5 〜
2.5 %、Si:1.0 〜4.0 %、Mn:0.6 %以下の鋼である
ため、焼入性が低くて、そのため熱処理を行う機械部品
の場合よほどの小物部品でなければならず、一般の機械
部品を製作してもそのための熱処理方法を実現すること
は困難である。また、この発明は「鉄系鋳物」に関する
提案であるから、これによって熱間圧延鋼材が教えられ
ることはない。
(3) JP-A-1-108342: C: 0.5-
Since it is steel with 2.5%, Si: 1.0 to 4.0%, and Mn: 0.6% or less, it has low hardenability, so it must be a small part as much as a machine part that undergoes heat treatment. Even if it is manufactured, it is difficult to realize a heat treatment method therefor. Further, since the present invention is a proposal relating to "iron-based castings", hot-rolled steel products are not taught by this.

【0016】かくして、本発明のより具体的目的は、安
価であって、機械構造用の熱間圧延材として利用できる
降伏強度が343 MPa (35kgf/mm2) 以上の機械構造用鋼材
で、かつ、室温〜373K(100℃) での熱膨張率が13×10-6
/℃以上である高熱膨張率鋼材とその製造方法を提供す
ることである。
Therefore, a more specific object of the present invention is a steel material for mechanical structure which is inexpensive and has a yield strength of 343 MPa (35 kgf / mm 2 ) or more, which can be used as a hot-rolled material for mechanical structure, and , The coefficient of thermal expansion from room temperature to 373K (100 ℃) is 13 × 10 -6
(EN) A high thermal expansion coefficient steel material having a temperature of / ° C or higher and a method for producing the same.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】ここに、本発明の要旨と
するところは、次の通りである。 (1) 質量%で、C:0.40〜2.0 %、Si:0.50〜3.0 %、
Mn:2.50%未満、Cr:0.50%未満、Al:1.5 %未満、Al
+Si:0.6 〜4.5 %、さらに必要により、B:0.01%以
下、Ni:3%以下、Mo:2%以下、Cu:2%以下、およ
びN:0.03%以下の1種もしくは2種以上を含有し、お
よび/またはS:0.02〜0.2 %、Te:0.001 〜0.1 %、
Pb:0.001 〜0.5 %、Ca:0.001 〜0.02%、およびBi:
0.001 〜0.5 %の被削性向上元素を1種もしくは2種以
上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物元素から成る
鋼組成を有し、体積率で30%以上70%以下のオーステナ
イトと残部がベイナイトもしくはベイナイトとマルテン
サイトである複合組織から成り、降伏強度が343 MPa (3
5kgf/mm2) 以上、かつ、室温〜100 ℃での熱膨張率が13
×10-6/℃以上である高強度・高熱膨張率鋼材である。
The gist of the present invention is as follows. (1)% by mass, C: 0.40 to 2.0%, Si: 0.50 to 3.0%,
Mn: less than 2.50%, Cr: less than 0.50%, Al: less than 1.5%, Al
+ Si: 0.6 to 4.5%, and if necessary, one or more of B: 0.01% or less, Ni: 3% or less, Mo: 2% or less, Cu: 2% or less, and N: 0.03% or less. And / or S: 0.02 to 0.2%, Te: 0.001 to 0.1%,
Pb: 0.001 to 0.5%, Ca: 0.001 to 0.02%, and Bi:
It has a steel composition that contains 0.001 to 0.5% of one or more machinability improving elements, and the balance Fe and unavoidable impurity elements. The austenite content of 30% or more and 70% or less and the balance are It is composed of bainite or a composite structure of bainite and martensite and has a yield strength of 343 MPa (3 MPa).
5 kgf / mm 2 ) or more, and the coefficient of thermal expansion at room temperature to 100 ° C is 13
It is a high-strength, high-thermal-expansion-strength steel material with a temperature of × 10 -6 / ° C or higher.

【0018】(2) 質量%で、C:0.4 〜2%、Si:0.5
〜3.0 %、Mn:2.5 %未満、Cr:0.5 %未満、Al:1.5
%未満、Al+Si:0.6 〜4.5 %、さらに必要により、
B:0.01%以下、Ni:3%以下、Mo:2%以下、Cu:2
%以下、およびN:0.03%以下の1種もしくは2種以上
を含有し、および/またはS:0.02〜0.2 %、Te:0.00
1 〜0.1 %、Pb:0.001 〜0.5 %、Ca:0.001 〜0.02
%、およびBi:0.001 〜0.5 %の被削性向上元素を1種
もしくは2種以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純
物元素から成る鋼組成を有する鋼を、Ac1 点以上に加熱
した後、パーライトを生成する臨界冷却速度よりも大き
い冷却速度でMs点以上550 ℃以下の温度域に冷却し、当
該温度域で恒温保持した後、室温まで冷却することを特
徴とする、体積率で30%以上70%以下のオーステナイト
と残部がベイナイトもしくはベイナイトとマルテンサイ
トである複合組織から成り、降伏強度が343 MPa (35kgf
/mm2) 以上、かつ、室温〜100 ℃での熱膨張率が13×10
-6/℃以上である高強度・高熱膨張率鋼材の製造方法で
ある。
(2) C: 0.4 to 2%, Si: 0.5 by mass%
~ 3.0%, Mn: less than 2.5%, Cr: less than 0.5%, Al: 1.5
%, Al + Si: 0.6-4.5%, and if necessary,
B: 0.01% or less, Ni: 3% or less, Mo: 2% or less, Cu: 2
% Or less, and N: 0.03% or less and one or more types are contained, and / or S: 0.02 to 0.2%, Te: 0.00
1 to 0.1%, Pb: 0.001 to 0.5%, Ca: 0.001 to 0.02
%, And Bi: 0.001 to 0.5% of one or more machinability improving elements, and a steel having a steel composition consisting of the balance Fe and unavoidable impurity elements, after heating to Ac 1 point or more. , At a cooling rate higher than the critical cooling rate for producing pearlite to a temperature range from the Ms point to 550 ° C. or lower, and keeping the temperature constant at that temperature range, and then cooling to room temperature, the volume ratio is 30%. % To 70% austenite and the balance bainite or bainite and martensite, and the yield strength is 343 MPa (35 kgf
/ mm 2 ) or more, and the coefficient of thermal expansion at room temperature to 100 ° C is 13 × 10
It is a method for producing steel materials with high strength and high coefficient of thermal expansion that are -6 / ° C or higher.

【0019】[0019]

【作用】次に、本発明の作用について説明する。本発明
においては、特公昭58−42246 号公報に開示されている
ようなオーステンパ処理として知られている高温変態処
理によって、主としてベイナイトとオーステナイトとの
混合組織を得ようとするものであるが、公知の成分系の
鋼では、得られる残留オーステナイトの量が少なく、か
つ不安定で低温 [−213K (−60℃)]になると残留オース
テナイトがマルテンサイトに変態してしまって残留オー
ステナイトの量が一段と減少するため安定した高熱膨張
率の機械構造用鋼としての要求に応えられないことが判
明した。
Next, the operation of the present invention will be described. In the present invention, it is intended to obtain a mixed structure of bainite and austenite mainly by a high temperature transformation treatment known as austempering treatment as disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-42246. In the steel of the component system of, the amount of retained austenite obtained is small and unstable, and at low temperatures [−213K (−60 ° C)], the retained austenite transforms to martensite and the amount of retained austenite decreases further. Therefore, it has been found that it is not possible to meet the demand as a stable structural steel having a high coefficient of thermal expansion.

【0020】そのため、本発明では、オーステンパ処理
による残留オーステンパ量を増加させ、かつ、低温にさ
らされてもマルテンサイト化しにくい安定な残留オース
テナイトを得るためには、SiとAlの複合添加とCr含有量
の低減を行うのである。
Therefore, in the present invention, in order to increase the amount of residual austempered by austempering and to obtain stable retained austenite that is unlikely to martensite even when exposed to low temperatures, the combined addition of Si and Al and the addition of Cr are performed. The amount is reduced.

【0021】また、オーステンパ処理で安定な残留オー
ステナイトを多量に生成させるためにはオーステンパ処
理での冷却時に、パーライト変態が生起しないことが極
めて重要であるため、機械構造用鋼として充分な焼入性
を確保するために、パーライト変態を遅延する合金元素
であるMn、Ni、Mo、Cu、B、NをAl、Siとともに活用す
るのである。
In order to generate a large amount of stable retained austenite during austempering, it is extremely important that pearlite transformation does not occur during cooling during austempering. In order to secure the above, the alloy elements Mn, Ni, Mo, Cu, B and N that delay the pearlite transformation are utilized together with Al and Si.

【0022】一方、焼入性向上手段として最もよく用い
られているCrは含有量が多くなるとオーステンパ処理で
生成する残留オーステナイトが低温で不安定になってマ
ルテンサイト化しやすくなるので、その活用を制限する
のである。
On the other hand, as Cr, which is most often used as a hardenability improving means, when the content thereof is large, the retained austenite produced by the austempering treatment becomes unstable at a low temperature and easily becomes martensite, so its utilization is limited. To do.

【0023】このように、本発明は上述のような技術課
題に対して機械構造用熱間圧延鋼材の組成を適正に調整
すること、さらにその鋼に適正な熱処理を施すことによ
って、上記の技術課題を解決しようとするのであって、
ここに、本発明において鋼組成および製造条件を上述の
ように制限する理由を説明する。なお、本明細書におい
て特にことわりがない限り、鋼組成を示す「%」は「質
量%」である。
As described above, the present invention addresses the above technical problems by appropriately adjusting the composition of the hot-rolled steel for machine structural use and by subjecting the steel to an appropriate heat treatment. Trying to solve a problem,
Here, the reason for limiting the steel composition and manufacturing conditions in the present invention as described above will be explained. In this specification, unless otherwise specified, "%" indicating the steel composition is "mass%".

【0024】(1) C:0.40〜2.0 %、好ましくは0.80〜
1.50% C含有量は鋼材の要求される特性に応じて選定される
が、添加量が0.4 %以下では残留オーステナイト量が30
%未満になるため下限値を0.4 %とした。また、C含有
量が2%を越えると熱処理時にCが完全にはオーステナ
イト中に固溶しきれなくなるので、上限を2%とした。
(1) C: 0.40 to 2.0%, preferably 0.80 to
The 1.50% C content is selected according to the required properties of the steel material, but if the addition amount is 0.4% or less, the residual austenite content is 30%.
Since it is less than%, the lower limit is set to 0.4%. Further, if the C content exceeds 2%, C cannot be completely dissolved in austenite during heat treatment, so the upper limit was made 2%.

【0025】目標とする残留オーステナイト量30%以上
を安定して実現するにはC量は0.80%以上が好ましく、
また熱間圧延鋼材として製造する際の熱間圧延時に割れ
を発生しないで安定して生産できるためにはC量は1.50
%以下が好ましい。
In order to stably achieve the target amount of retained austenite of 30% or more, the amount of C is preferably 0.80% or more,
In addition, the amount of C is 1.50 for stable production without cracking during hot rolling when producing as hot rolled steel.
% Or less is preferable.

【0026】(2) Si:0.50〜3.0 %、好ましくは1.0 〜
2.5 % Siは通常の鋼において含有されるように脱酸剤としての
作用および固溶強化と焼入性向上による機械的性質改善
の作用もあるが、本発明ではそれらの作用よりも本発明
にかかる熱処理において生成させる残留オーステナイト
の量と安定性を増加させるうえで極めて重要な作用効果
を有している。
(2) Si: 0.50 to 3.0%, preferably 1.0 to
2.5% Si has a function as a deoxidizing agent as well as a function as a deoxidizing agent so as to be contained in ordinary steel, and an effect of improving mechanical properties by solid solution strengthening and hardenability improvement. It has a very important function and effect in increasing the amount and stability of retained austenite generated in such heat treatment.

【0027】Si量が0.5 %以下では残留オーステナイト
の量が30%以上にはならない。また、Si量が3%を越え
ると鋼の融点が低下して熱間圧延時に割れ発生が頻発す
る。このためSi量は下限値を0.50%、上限値を3.0 %と
した。
When the Si amount is 0.5% or less, the amount of retained austenite does not exceed 30%. Further, if the Si content exceeds 3%, the melting point of steel lowers and cracking frequently occurs during hot rolling. Therefore, the lower limit of the amount of Si was 0.50% and the upper limit was 3.0%.

【0028】Siの必要量は後述するAlとの複合作用があ
って、Al含有量との兼ね合いでその必要量が定まるが、
1.0 %以上あればAl量によらず安定した残留オーステナ
イト量が得られ、またSi量が2.5 %以下では高温に加熱
する熱間鍛造加工でも鍛造割れ発生の危険が少なくなる
ので、1.0 〜2.5 %を好ましい範囲とした。
The required amount of Si has a composite action with Al, which will be described later, and the required amount is determined in consideration of the Al content.
If it is 1.0% or more, a stable amount of retained austenite can be obtained regardless of the amount of Al, and if the amount of Si is 2.5% or less, the risk of forging cracking is reduced even in hot forging at a high temperature, so 1.0-2.5% Was the preferred range.

【0029】(3) Mn:2.50%未満、好ましくは1.0 〜2.
0 % Mnは鋼の焼入性を向上させ機械部品を熱処理してベイナ
イトと残留オーステナイト (一部マルテンサイトを含ん
でもよい) の混合組織をつくるうえで不可欠の合金元素
である。CとSiだけでは焼入性が不十分で多くの場合、
熱処理時にパーライト変態をともなってその後のベイナ
イトと残留オーステナイトの生成に支障をきたすので、
一般的用途には1%以上の含有が好ましい。添加量が2.
5 %を越えると熱間圧延時に割れを発生しやすくなり、
2.0 %を越えると残留オーステナイト生成のための所要
熱処理時間が長くなるので1.0 〜2.0 %を好ましい範囲
とした。
(3) Mn: less than 2.50%, preferably 1.0-2.
0% Mn is an essential alloying element for improving the hardenability of steel and heat treating mechanical parts to form a mixed structure of bainite and retained austenite (which may contain some martensite). Hardenability is insufficient with C and Si alone, and in many cases,
Since pearlite transformation is accompanied during heat treatment and it interferes with the subsequent formation of bainite and retained austenite,
For general use, the content of 1% or more is preferable. The amount added is 2.
If it exceeds 5%, cracking tends to occur during hot rolling,
If it exceeds 2.0%, the heat treatment time required for producing retained austenite becomes long, so 1.0 to 2.0% was made the preferred range.

【0030】(4) Cr:0.5 %未満、好ましくは0.10%以
下 Crは一般に焼入性向上手段として最もよく用いられてい
る合金元素であるが、本発明の場合、Cr含有量が0.50%
以上含有するとオーステンパ処理で生成する残留オース
テナイトの量が非常に少なくなり、しかも不安定になる
ためベイナイトとマルテンサイトの混合組織になってし
まう。低温ではさらに不安定になってマルテンサイト化
しやすくなるので、残留オーステナイトが−60℃でも安
定であるためには0.10%以下が好ましい。
(4) Cr: less than 0.5%, preferably 0.10% or less Cr is generally the alloy element most often used as a hardenability improving means, but in the present invention, the Cr content is 0.50%.
If it is contained in the above amount, the amount of retained austenite generated by the austempering treatment becomes extremely small and it becomes unstable, so that it becomes a mixed structure of bainite and martensite. Since it becomes more unstable and easily becomes martensite at low temperature, 0.10% or less is preferable for the retained austenite to be stable even at -60 ° C.

【0031】(5) Al:1.5 %未満、好ましくは0.05〜1.
0 % Alは残留オーステナイトの量と安定性を向上させるに有
効な元素である。Alは一般に脱酸剤として鋼中に添加さ
れるが、その程度の含有では本発明の目的である30%以
上の安定な残留オーステナイトを生成させるのに有効な
作用効果が少なく、残留オーステナイトの安定化のため
には0.05%以上の含有が望ましい。一方、多量にAlを添
加すると熱間加工性が劣化するのでAl含有は1.5 %未
満、好ましくは1.0 %以下とする。
(5) Al: less than 1.5%, preferably 0.05 to 1.
0% Al is an element effective in improving the amount and stability of retained austenite. Al is generally added to the steel as a deoxidizing agent, but with such an amount of content, there is little effective effect to generate a stable retained austenite of 30% or more, which is the object of the present invention, and the retained austenite is stable. It is desirable that the content be 0.05% or more for the purpose of conversion. On the other hand, if a large amount of Al is added, the hot workability deteriorates, so the Al content is less than 1.5%, preferably 1.0% or less.

【0032】(6) Al+Si:0.6 〜4.5 %、好ましくは1.
05〜3.5 % オーステンパ処理後の鋼材もしくは鋼部品が低温にさら
されてもマルテンサイト化しにくい安定な残留オーステ
ナイトであるためには、SiとAlの複合添加が単独添加よ
りも有効であることが判明した。こうした複合添加の効
果はAl+Siが0.6 %以上になると現われるが、特に1.05
〜3.5 %で作用効果が顕著であるので、1.05〜3.5 %を
好ましい範囲とした。また、Al+Siが 4.5%を越えると
極端に熱間加工性が劣化するので、上限を4.5 %とし
た。
(6) Al + Si: 0.6 to 4.5%, preferably 1.
05-3.5% It was found that the combined addition of Si and Al is more effective than the single addition, because it is a stable retained austenite that does not easily form martensite even when the steel material or steel parts after austempering is exposed to low temperature. did. The effect of such complex addition appears when Al + Si exceeds 0.6%, but especially 1.05
Since the action and effect are remarkable at ˜3.5%, 1.05 to 3.5% is set as the preferable range. Further, when Al + Si exceeds 4.5%, the hot workability is extremely deteriorated, so the upper limit was made 4.5%.

【0033】(7) B:0.01%以下、好ましくは0.001 〜
0.005 %、Ni:3.0 %以下、Mo:2.0%以下、Cu:2.0
%以下およびN:0.03%以下の1種もしくは2種以上 これらの合金元素はいずれも焼入性向上のために添加す
る元素である。本発明での熱処理はオーステナイトをMs
点〜550 ℃の温度域で恒温保持して30〜70%の残留オー
ステナイトを含む組織を生成するものであるから、オー
ステナイトが当該温度域にまで冷却される際にパーライ
トを生成するとたちまち残留オーステナイトの量が低下
するので、対象となる鋼材あるいは鋼部品の臨界冷却速
度をパーライトを生成する臨界冷却速度よりも小さくし
ておく必要がある。このためには、従来から適用されて
いる焼入性向上元素を添加含有させれば良いわけである
が、本発明においてはCrのところでみられたような残留
オーステナイトの安定性を損なうものであってはならな
い。同時に、Ms点〜550 ℃の温度域で恒温保持でオース
テナイトからベイナイトに変態しつつ残留オーステナイ
トの安定化が進むわけであるが、恒温保持時間が長くな
ると残留オーステナイトがその温度域でフェライトと炭
化物に熱分解してくるので焼入性向上元素が恒温保持で
オーステナイトからベイナイトに変態する時間をむやみ
に長くするようでは逆効果である。すなわち、本発明で
使用されるべき合金元素は、パーライト変態に対してそ
れを遅延させるという意味での焼入性向上作用が顕著で
あると同時に、恒温保持でオーステナイトからベイナイ
トに変態する際の変態時間が長くならないという、いわ
ばベイナイト焼入性の上昇が少ないとでも言うべき逆作
用をあわせもつものでなければならない。
(7) B: 0.01% or less, preferably 0.001 to
0.005%, Ni: 3.0% or less, Mo: 2.0% or less, Cu: 2.0
% Or less and N: 0.03% or less, one kind or two or more kinds. All of these alloy elements are elements added for improving hardenability. The heat treatment in the present invention is performed by converting austenite
Since it maintains a constant temperature in the temperature range of points to 550 ° C and produces a structure containing 30 to 70% of retained austenite, it forms pearlite when the austenite is cooled to the relevant temperature range. Since the amount decreases, it is necessary to make the critical cooling rate of the target steel material or steel part smaller than the critical cooling rate for producing pearlite. For this purpose, it is only necessary to add a hardenability improving element that has been conventionally applied, but in the present invention, the stability of retained austenite as found in Cr is impaired. must not. At the same time, the retained austenite stabilizes while it transforms from austenite to bainite in the temperature range of Ms point to 550 ° C while it is kept at a constant temperature.However, when the temperature is kept longer, the retained austenite becomes ferrite and carbide in that temperature range. Since it is thermally decomposed, it is counterproductive to lengthen the time for the hardenability-improving element to transform from austenite to bainite at a constant temperature. That is, the alloying element to be used in the present invention has a remarkable hardenability-improving effect in the sense that it delays the pearlite transformation, and at the same time, transformation during transformation from austenite to bainite at constant temperature. It must also have the adverse effect of not increasing the time, that is to say that the increase in bainite hardenability is small.

【0034】こうした目的に合うものとして上記の5元
素が適正であると選択された。ただし、これらの元素と
いえども含有量が多すぎると恒温保持でオーステナイト
からベイナイトに変態する際の変態時間が長くなりすぎ
るので、含有量の上限を各々の数値に限定した。
The above five elements were selected to be suitable for these purposes. However, even if the contents of these elements are too large, the transformation time at the time of transformation from austenite to bainite at a constant temperature becomes too long, so the upper limits of the contents were limited to the respective values.

【0035】(8) S:0.02〜0.2 %、Te:0.001 〜0.1
%、Pb:0.001 〜0.5 %、およびCa:0.001 〜0.02%、
Bi:0.001 〜0.5 %から成る群から選んだ被削性向上元
素を1種もしくは2種以上 機械構造用鋼では部品加工の工程の中でほとんどといっ
ていいほど何らかの機械加工が施される。その場合いつ
も問題になるのが被削性であり、その向上は場合によっ
ては必須課題となることがある。
(8) S: 0.02 to 0.2%, Te: 0.001 to 0.1
%, Pb: 0.001 to 0.5%, and Ca: 0.001 to 0.02%,
Bi: One or more machinability-improving elements selected from the group consisting of 0.001 to 0.5% In mechanical structural steels, some kind of machining is performed in the process of machining parts. Machinability is always a problem in that case, and its improvement can be an essential issue in some cases.

【0036】したがって、本発明においても既知のよう
な被削性向上が可能か否かは重要である。調査検討の結
果、本発明の鋼においてはこれら既知の被削性向上手段
は本発明の効果に何ら悪影響のないことが判明した。
Therefore, it is important in the present invention whether or not the known improvement in machinability is possible. As a result of investigation and investigation, it was found that these known machinability improving means had no adverse effect on the effect of the present invention in the steel of the present invention.

【0037】(9) Ac1 点以上、好ましくはAc3 点以上も
しくはAcm 点以上に加熱:鋼もしくは鋼部品を熱処理し
て体積率で30〜70%のオーステナイト組織を混在させる
ために、まず最初に必要な熱処理条件は鋼をオーステナ
イト化組織にすることである。
(9) Heating at Ac 1 point or higher, preferably Ac 3 point or higher or Ac m point or higher: First, in order to heat treat steel or steel parts to mix an austenitic structure of 30 to 70% by volume, The first necessary heat treatment condition is that the steel has an austenitic structure.

【0038】この場合、Ac3 点以上もしくはAcm 点以上
に加熱して完全に全体をオーステナイト化することが望
ましいが、場合によってはAc1 点〜Ac3 点もしくはAcm
点の中間温度域に加熱することも可能である。
In this case, it is desirable to heat the mixture to the Ac 3 point or more or the Ac m point or more to completely austenite the whole, but depending on the case, Ac 1 point to Ac 3 point or Ac m point.
It is also possible to heat to an intermediate temperature range of points.

【0039】(10)パーライトを生成する臨界冷却速度よ
りも大きい冷却速度で冷却:オーステナイト化加熱の
後、オーステナイトをベイナイトと残留オーステナイト
との混合組織に変態させるためには、その変態に先立っ
てオーステナイトから冷却する途上でパーライトが生成
しないように臨界冷却速度よりも大きい冷却速度で冷却
する必要がある。なぜなら、パーライトが生成してしま
うと未変態のオーステナイトの量が低下するため、その
後の恒温変態で生成できる残留オーステナイトの量が低
下してしまうからである。
(10) Cooling at a cooling rate higher than the critical cooling rate for producing pearlite: After austenitizing and heating, in order to transform austenite into a mixed structure of bainite and retained austenite, prior to the transformation, austenite It is necessary to cool at a cooling rate higher than the critical cooling rate so that pearlite is not generated during the cooling process. This is because if pearlite is generated, the amount of untransformed austenite is reduced, and thus the amount of retained austenite that can be generated in the subsequent isothermal transformation is reduced.

【0040】(11)Ms点以上550 ℃以下の温度域に冷却
し、当該温度域で恒温保持した後、室温まで冷却する:
オーステナイトからの急冷温度をMs点以上550 ℃以下と
したのは、ベイナイト組織を変態生成させるためであ
る。Ms点以上なのは、この冷却過程でマルテンサイト変
態を起こさせないためであり、550 ℃以下なのはベイナ
イト変態を起こさせるためで、これ以上の温度ではパー
ライト変態の起こる温度域に入ってしまうからである。
(11) Cooling to a temperature range above the Ms point and below 550 ° C., maintaining a constant temperature in the temperature range, and then cooling to room temperature:
The reason why the quenching temperature from austenite is above the Ms point and below 550 ° C is to transform the bainite structure. The reason above the Ms point is to prevent the martensitic transformation from occurring during this cooling process, and below 550 ° C is to cause the bainite transformation, and at temperatures above this, the temperature range in which the pearlite transformation occurs occurs.

【0041】当該温度域での恒温保持は、この温度域で
オーステナイトを恒温保持してベイナイトを生成させ、
それによって未変態オーステナイトを安定化して残留オ
ーステナイトにするためである。ベイナイト生成量が少
なすぎると未変態オーステナイトの安定化が不十分にな
り残留オーステナイトとして安定に存在し得なくなるた
め、充分な量のベイナイトの変態生成に必要な時間の恒
温保持が必要であるが、この必要時間は合金成分含有量
によって異なるので鋼種成分によって適正時間を見極め
なければならない。
To maintain the temperature in this temperature range, the austenite is maintained in this temperature range to form bainite,
This is for stabilizing the untransformed austenite and converting it to retained austenite. When the amount of bainite produced is too small, the untransformed austenite becomes insufficiently stabilized and cannot exist stably as retained austenite, so it is necessary to maintain a constant temperature for a sufficient amount of time for transformation production of bainite. Since this required time varies depending on the alloy component content, it is necessary to determine the appropriate time depending on the steel type component.

【0042】(12)体積率で30%以上70%以下のオーステ
ナイトと残部がベイナイトもしくはベイナイトとマルテ
ンサイトである複合組織とする:室温〜100 ℃での熱膨
張率が13×10-6/℃以上にするためには、体積率で30%
以上のオーステナイトが残留存在していなければならな
い。一方、残留オーステナイトの量が70% (体積) を越
えると、機械構造用鋼として必要な343 MPa(35kgf/mm2)
以上の降伏強度をもたせることが困難になる。
(12) A composite structure having a volume ratio of austenite of 30% or more and 70% or less and the balance of bainite or the balance of bainite and martensite: thermal expansion coefficient of 13 × 10 −6 / ° C. at room temperature to 100 ° C. To achieve the above, volume ratio is 30%
The above austenite must be present in the residual. On the other hand, when the amount of retained austenite exceeds 70% (volume), it is necessary to use 343 MPa (35 kgf / mm 2 ) for machine structural steel.
It becomes difficult to give the above yield strength.

【0043】(13)室温〜100 ℃での熱膨張率が13×10-6
/℃以上:各種機械装置の軽量化が求められて鋼とアル
ミニウムあるいはアルミニウム合金などの非鉄金属材料
との共用をはかる場合、これらの軽量金属材料は熱膨張
率が鋼より大きいためその不一致からさまざまな技術的
トラブルが発生するが、非鉄金属材料の熱膨張率の低下
には技術的限界があって今のところ完全には鋼の熱膨張
率と同じにはならない。そこで、鋼の熱膨張率を13×10
-6/℃以上にすることによって、両金属の熱膨張の差異
の解消がはかられる。
(13) The coefficient of thermal expansion at room temperature to 100 ° C. is 13 × 10 -6
/ ° C or higher: When steel and aluminum and non-ferrous metal materials such as aluminum or aluminum alloys are used in common because weight reduction of various mechanical devices is required, these light weight metal materials have a coefficient of thermal expansion larger than that of steel, and various differences arise due to the mismatch. However, there is a technical limit to the reduction of the coefficient of thermal expansion of non-ferrous metal materials, and it is not completely the same as that of steel so far. Therefore, the coefficient of thermal expansion of steel is set to 13 × 10
By setting the temperature to -6 / ° C or higher, the difference in thermal expansion between the two metals can be eliminated.

【0044】(14)降伏強度が343 MPa(35kgf/mm2)以上:
強度を考慮している機械構造用鋼では、多くの場合、降
伏強度が343 MPa(35kgf/mm2)以上必要である [このこと
は、JIS-G 3113 (鉄筋コンクリート用鋼棒) 、G4051(機
械構造用炭素鋼鋼材) 、G 4102〜4109 (各種の合金鋼鋼
材) 、などで示されている] 。したがって、機械構造用
鋼への用途を想定している本発明では、降伏強度は343
MPa(35kgf/mm2)以上なければならない。次に、実施例に
関連させて本発明の作用効果をさらに具体的に説明す
る。
(14) Yield strength of 343 MPa (35 kgf / mm 2 ) or more:
In many cases, mechanical structural steels considering strength require a yield strength of at least 343 MPa (35 kgf / mm 2 ) [This means that JIS-G 3113 (steel rod for reinforced concrete), G4051 (machine Structural carbon steels), G 4102-4109 (various alloy steels), etc.]. Therefore, the yield strength of the present invention, which is intended for use in machine structural steel, is 343.
Must be at least MPa (35 kgf / mm 2 ). Next, the function and effect of the present invention will be described more specifically with reference to Examples.

【0045】[0045]

【実施例】【Example】

(実施例1)表1に示した各鋼を100 kg誘導加熱溶解炉で
溶製した後、得られたインゴットを充分に均熱処理して
から熱間鍛造で50mm×50mm断面の角材を鍛伸した。
(Example 1) Each steel shown in Table 1 was melted in a 100 kg induction heating melting furnace, and the obtained ingot was sufficiently soaked and then hot forged to forge a square bar having a cross section of 50 mm x 50 mm. did.

【0046】鋼種番号1、7、11、13、14は、いずれも
本発明鋼の成分範囲からはずれるものである。なお、Ac
1 、Ac3 、Ms点は鋼種番号15のものについて云えば、そ
れぞれ1008K (Ac1点) 、1073K (Ac3点) 、そして553K
(Ms点) であった。
Steel types Nos. 1, 7, 11, 13, and 14 are all out of the composition range of the steel of the present invention. In addition, Ac
1 , Ac 3 , and Ms points are 1008K (Ac 1 point), 1073K (Ac 3 points), and 553K, respectively, for steel type No. 15.
(Ms point).

【0047】表2に製造条件の組み合わせを示す。製造
条件1、2、3はいずれも本発明の方法である。製造条
件4、5はオーステンパ処理での塩浴中への急冷温度が
本発明からはずれているものである。
Table 2 shows combinations of manufacturing conditions. Manufacturing conditions 1, 2, and 3 are all methods of the present invention. Manufacturing conditions 4 and 5 are such that the quenching temperature in the salt bath in the austempering treatment is out of the scope of the present invention.

【0048】製造条件6は、寒冷地での使用環境を考慮
して、213K (−60℃) で2時間冷却保持したサブゼロ処
理 (深冷処理) を施し、製造条件1と比較してみたもの
である。
Manufacturing condition 6 is a comparison with manufacturing condition 1 in which a sub-zero treatment (deep cooling treatment) was carried out by cooling and holding at 213K (-60 ° C) for 2 hours in consideration of the use environment in cold regions. Is.

【0049】残留オーステナイト量はフェライト相およ
びオーステナイト相からのX線の回折強度積分値から求
めた。熱膨張率は室温〜373K(100℃) の間の線膨張係数
から求めた。表3に実施例の結果をまとめて示す。
The amount of retained austenite was obtained from the integrated value of the X-ray diffraction intensity from the ferrite phase and the austenite phase. The coefficient of thermal expansion was obtained from the coefficient of linear expansion between room temperature and 373K (100 ° C). Table 3 collectively shows the results of the examples.

【0050】試験番号1では、C量が不足しているため
残留オーステナイト量が少なく、熱膨張率が小さすぎ
る。試験番号11は、Mn量が多すぎるため、熱間鍛造時に
熱間加工割れを発生し、実用に耐えられなかったもので
ある。試験番号13は、Cr含有量が多すぎたため、残留オ
ーステナイト量が少なく、熱膨張率が小さすぎたもので
ある。試験番号14および試験番号28の鋼14および鋼28で
は、Si+Alの量が少なかったため、残留オーステナイト
量が少なく、熱膨張率が小さすぎたものである。
In Test No. 1, the amount of residual austenite is small and the coefficient of thermal expansion is too small because the amount of C is insufficient. Test No. 11 was a sample that could not be put to practical use because the amount of Mn was too large and therefore hot working cracks occurred during hot forging. Test No. 13 had a small amount of retained austenite and a too small thermal expansion coefficient because the Cr content was too large. In Steel 14 and Steel 28 of Test No. 14 and Test No. 28, the amount of residual austenite was small and the coefficient of thermal expansion was too small because the amount of Si + Al was small.

【0051】試験番号31は、SiとAlの量が多すぎたた
め、鋼塊の熱間鍛造時に激しい割れ発生をおこし、熱間
圧延鋼材を製造することができなかった。試験番号33と
34は、試験番号13、14と同じくCr量の多すぎた鋼13とSi
+Alの量が少なかった鋼14について、オーステンパ処理
後−60℃でサブゼロ処理した場合であるが、いずれの場
合もオーステンパで生成した残留オーステナイトの低温
における安定性は極めて不安定で、サブゼロでほとんど
の残留オーステナイトがマルテンサイトに変態してしま
う。このため、熱膨張率も極めて小さな値に下がってし
まう。
In Test No. 31, since the amounts of Si and Al were too large, severe cracking occurred during hot forging of the steel ingot, and hot rolled steel could not be manufactured. Exam number 33 and
34 is steel 13 and Si that have too much Cr as in test numbers 13 and 14.
Steel 14 with a small amount of + Al was subjected to subzero treatment at -60 ° C after austempering. In any case, the stability of retained austenite formed in austemper was extremely unstable at low temperatures, and most of it was subzero. Retained austenite transforms into martensite. Therefore, the coefficient of thermal expansion also drops to an extremely small value.

【0052】試験番号40はオーステンパでの恒温保持温
度が低すぎて残留オーステナイトが生成せずにマルテン
サイトになったものである。試験番号41はオーステンパ
での恒温保持温度が高すぎてパーライト変態が進行し残
留オーステナイトが生成しなかったものである。
Test No. 40 is one in which retained temperature in the austemper was too low and retained austenite was not formed, and martensite was formed. Test No. 41 is a test in which the pearlite transformation proceeded due to the too high isothermal holding temperature in the austemper and no retained austenite was generated.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】[0054]

【表2】 [Table 2]

【0055】[0055]

【表3】 [Table 3]

【0056】[0056]

【発明の効果】以上に説明したごとく、本発明によれば
熱処理で極めて安定な残留オーステナイトを多量に生成
させ、それによって従来の機械構造用鋼では実現し得な
かった大きな熱膨張率と高い降伏強度を実現することが
できる。本発明により、降伏強度が343 MPa(35kgf/mm2)
以上の機械構造用鋼で、かつ、室温〜373K(100℃) での
熱膨張率が13×10-6/K以上である高強度・高熱膨張率
鋼、およびその鋼からなる部品を生産供給することが工
業的に可能になり、産業上極めて有用な効果がもたらさ
れる。
As described above, according to the present invention, a large amount of extremely stable retained austenite is generated by the heat treatment, which results in a large coefficient of thermal expansion and a high yield which cannot be realized by the conventional steel for machine structural use. Strength can be realized. According to the present invention, the yield strength is 343 MPa (35 kgf / mm 2 )
Production and supply of high strength and high coefficient of thermal expansion steels with a coefficient of thermal expansion of 13 × 10 -6 / K or more at room temperature to 373K (100 ° C), and parts made of these steels It becomes industrially possible to bring about an extremely useful effect in industry.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/60 Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location C22C 38/60

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 質量%で、 C:0.40〜2.0 %、Si:0.50〜3.0 %、Mn:2.50%未
満、 Cr:0.50%未満、Al:1.5 %未満、Al+Si:0.6 〜4.5
%、 残部Feおよび不可避的不純物元素から成る鋼組成を有
し、体積率で30%以上70%以下のオーステナイトと残部
がベイナイトもしくはベイナイトとマルテンサイトであ
る複合組織から成り、降伏強度が343 MPa (35kgf/mm2)
以上、かつ、室温〜100 ℃での熱膨張率が13×10-6/℃
以上である高強度・高熱膨張率鋼材。
1. In mass%, C: 0.40 to 2.0%, Si: 0.50 to 3.0%, Mn: less than 2.50%, Cr: less than 0.50%, Al: less than 1.5%, Al + Si: 0.6 to 4.5.
%, The balance Fe, and an unavoidable impurity element, and a composite structure consisting of austenite with a volume ratio of 30% or more and 70% or less and the balance bainite or bainite and martensite, and the yield strength is 343 MPa ( 35kgf / mm 2 )
Above, and coefficient of thermal expansion from room temperature to 100 ℃ 13 × 10 -6 / ℃
The high strength and high coefficient of thermal expansion steel materials described above.
【請求項2】 前記鋼組成が、さらに、質量%で、B:
0.01%以下、Ni:3.0 %以下、Mo:2.0 %以下、Cu:2.
0 %以下およびN:0.03%以下から成る群から選んだ1
種もしくは2種以上を含有する請求項1記載の高強度・
高熱膨張率鋼材。
2. The steel composition further comprises B:
0.01% or less, Ni: 3.0% or less, Mo: 2.0% or less, Cu: 2.
1 selected from the group consisting of 0% or less and N: 0.03% or less
High strength according to claim 1, containing two or more species.
Steel with high coefficient of thermal expansion.
【請求項3】 前記鋼組成が、さらに、質量%で、S:
0.02〜0.2 %、Te:0.001 〜0.1 %、Pb:0.001 〜0.5
%、Ca:0.001 〜0.02%、およびBi:0.001〜0.5 %か
ら成る群から選んだ1種もしくは2種以上の被削性向上
元素を含有する、請求項1または2記載の高強度・高熱
膨張率鋼材。
3. The steel composition further comprises, in mass%, S:
0.02 to 0.2%, Te: 0.001 to 0.1%, Pb: 0.001 to 0.5
%, Ca: 0.001 to 0.02%, and Bi: 0.001 to 0.5%, and one or more kinds of machinability improving elements selected from the group consisting of high strength and high thermal expansion according to claim 1 or 2. Rate steel material.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の鋼
組成を有する鋼を、Ac1 点以上に加熱した後、パーライ
トを生成する臨界冷却速度よりも大きい冷却速度でMs点
以上550 ℃以下の温度域に冷却し、当該温度域で恒温保
持した後、室温まで冷却することを特徴とする、体積率
で30%以上70%以下のオーステナイトと残部がベイナイ
トもしくはベイナイトとマルテンサイトである複合組織
から成り、降伏強度が343 MPa (35kgf/mm2) 以上、か
つ、室温〜100 ℃での熱膨張率が13×10-6/℃以上であ
る高強度・高熱膨張率鋼材の製造方法。
4. A steel having the steel composition according to any one of claims 1 to 3 is heated to an Ac 1 point or higher, and then at a cooling rate higher than a critical cooling rate at which pearlite is generated, a Ms point or higher and 550 ° C. Cooling to the following temperature range, holding at a constant temperature in the temperature range, and then cooling to room temperature, austenite with a volume ratio of 30% or more and 70% or less and the balance is bainite or bainite and martensite composite A method for producing a high-strength / high-thermal-expansion steel material having a structure, a yield strength of 343 MPa (35 kgf / mm 2 ) or more, and a thermal expansion coefficient of 13 × 10 −6 / ° C or more at room temperature to 100 ° C.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012521488A (en) * 2009-03-26 2012-09-13 フェデラル−モーグル ブルシェイド ゲーエムベーハー Nitritable steel composition for the production of piston rings and cylinder liners
CN105063468A (en) * 2015-07-20 2015-11-18 安徽蓝博旺机械集团合诚机械有限公司 Forklift drive axle half shaft forging technology

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