JPH1112678A - マルテンサイト・ベイナイト型熱間鍛造部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱間鍛造のままで調質処理を行わずとも、降伏
強度が700MPa以上、引張強度が1000MPa以上で、0.65以
上の降伏比と 60J／cm²以上の2mmUノッチシャルピー衝
撃値とを確保できる熱間鍛造部品及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】C：0.15〜0.35％、Si：0.1〜1.0％、Mn：
1.5〜3.0％、Cu：0.01〜0.5％、Cr：0.5〜1.5％、Ti：
0.01〜0.10％、B：0.0005〜0.010％、N：0.003〜0.015
％、Ni≦0.2％、Mo≦0.2％、V≦0.50％、Nb≦0.05％、A
l≦0.10％、Pb≦0.30％、Te≦0.10％、Ca≦0.010％、P
≦0.10％、S ≦0.01％、残部Feと不純物、Ti／N≧3.4の
組成で、全組織中のマルテンサイトが面積率で20〜95
％、マルテンサイト以外の組織中のベイナイトの割合が
面積率で70％以上のマルテンサイト・ベイナイト型熱間
鍛造部品。その製造方法は、1100℃以上に加熱して熱間
鍛造し、鍛造を900℃以上で終了した後30〜300℃／分の
冷却速度で冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主たる組織がマル
テンサイトとベイナイトの混合組織からなるマルテンサ
イト・ベイナイト型熱間鍛造部品及びその製造方法に関
する。更に詳しくは、熱間鍛造後に焼入れ焼戻しの調質
処理を施さなくとも、高い強度、大きな降伏比及び優れ
た靭性を有するマルテンサイト・ベイナイト型熱間鍛造
部品及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】機械構造部品、なかでも自動車、産業機
械、土木建設機械などのエンジン部品としてのクランク
シャフトやコンロッド、あるいはフォ−フリクトの爪な
どは、従来、機械構造用の炭素鋼（Ｓ４５Ｃ、Ｓ５０Ｃ
など）や合金鋼（ＳＣＭ４４０など）を用いて、熱間鍛
造により成形した後、調質処理を施して所望の形状と性
能を確保していた。

【０００３】しかし、熱間鍛造した上記の部品に調質処
理を行うには多大の熱エネルギ−を要するので製造コス
トが嵩む。そのため、省エネルギ−及びコスト低減の観
点から、熱間鍛造のままで、熱間鍛造後に調質処理を施
した場合と同等程度の特性を確保できる非調質鋼の開発
が行われ、この非調質鋼を母材として各種の機械構造部
品（熱間鍛造部品）が製造されてきた。

【０００４】特開平４−１７６８４２号公報には、ベイ
ナイトあるいはベイナイト・フェライトの組織を有する
ベイナイト型の「熱間鍛造用非調質鋼」が開示されてい
る。しかし、この公報で提案された非調質鋼を母材とす
る熱間鍛造部品の場合、その実施例の記載からも明らか
なように、高々８７ｋｇｆ／ｍｍ² （８５３ＭＰａ）の
引張強度と高々６５ｋｇｆ／ｍｍ² （６３７ＭＰａ）の
降伏強度しか得られない。したがって、更に高い強度が
要求される部品に対しては適用し難いものである。

【０００５】特開平４−２１０４４９号公報には、組織
が主としてフェライト及びベイナイトで一部パーライト
が共存する「高靭性熱間鍛造用非調質鋼」が開示されて
いる。しかし、この公報で提案された非調質鋼を母材と
する熱間鍛造部品の場合も、その実施例の図１から明ら
かなように、高々７５ｋｇｆ／ｍｍ² （７３５ＭＰａ）
の引張強度と高々５５ｋｇｆ／ｍｍ² （５３９ＭＰａ）
の降伏強度しか得られない。したがって、更に高い強度
が要求される部品に対しては適用し難いものである。

【０００６】このため、調質処理を行わずとも各種の熱
間鍛造部品に、高い強度、例えば７００ＭＰａ以上の降
伏強度と１０００ＭＰａ以上の引張強度を確保でき、し
かも良好な靭性と大きな降伏比を確保させる技術の開発
が熱望されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱間
鍛造のままで調質処理を行わずとも、降伏強度が７００
ＭＰａ以上、引張強度が１０００ＭＰａ以上で、しかも
０．６５以上の降伏比（降伏強度／引張強度）と６０Ｊ
／ｃｍ² 以上の２ｍｍＵノッチシャルピー衝撃値を確保
することができる熱間鍛造部品及びその製造方法を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
（１）のマルテンサイト・ベイナイト型熱間鍛造部品及
び（２）のその製造方法にある。

【０００９】（１）重量％で、Ｃ：０．１５〜０．３５
％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：１．５〜３．０
％、Ｃｕ：０．０１〜０．５％、Ｃｒ：０．５〜１．５
％、Ｔｉ：０．０１〜０．１０％、Ｂ：０．０００５〜
０．０１０％、Ｎ：０．００３〜０．０１５％、Ｎｉ：
０〜０．２％、Ｍｏ：０〜０．２％、Ｖ：０〜０．５０
％、Ｎｂ：０〜０．０５％、Ａｌ：０〜０．１０％、Ｐ
ｂ：０〜０．３０％、Ｔｅ：０〜０．１０％、Ｃａ：０
〜０．０１０％、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．１０％
以下、残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、下記式
で表されるｆｎ１がｆｎ１≧３．４の組成であって、全
組織中のマルテンサイトが面積率で２０〜９５％で、更
に、マルテンサイト以外の組織中にベイナイトの占める
割合が面積率で７０％以上であることを特徴とするマル
テンサイト・ベイナイト型熱間鍛造部品。

【００１０】ｆｎ１＝Ｔｉ（％）／Ｎ（％）・・・・ （２）重量％で、Ｃ：０．１５〜０．３５％、Ｓｉ：
０．１〜１．０％、Ｍｎ：１．５〜３．０％、Ｃｕ：
０．０１〜０．５％、Ｃｒ：０．５〜１．５％、Ｔｉ：
０．０１〜０．１０％、Ｂ：０．０００５〜０．０１０
％、Ｎ：０．００３〜０．０１５％、Ｎｉ：０〜０．２
％、Ｍｏ：０〜０．２％、Ｖ：０〜０．５０％、Ｎｂ：
０〜０．０５％、Ａｌ：０〜０．１０％、Ｐｂ：０〜
０．３０％、Ｔｅ：０〜０．１０％、Ｃａ：０〜０．０
１０％、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．１０％以下、残
部はＦｅ及び不可避不純物からなり、上記式で表され
るｆｎ１がｆｎ１≧３．４の組成の鋼材を、１１００℃
以上の温度に加熱して熱間鍛造し、熱間鍛造を９００℃
以上の温度で終了した後３０〜３００℃／分の冷却速度
で冷却することを特徴とするマルテンサイト・ベイナイ
ト型熱間鍛造部品の製造方法。

【００１１】ここで、組織は熱間鍛造部品の中心部にお
ける組織を指す。鋼材の加熱温度は鋼材表面における温
度をいい、熱間鍛造の終了温度も熱間鍛造部品の表面に
おける温度をいう。冷却速度とは、熱間鍛造部品の表面
における９００〜４００℃の平均冷却速度を指す。

【００１２】なお、マルテンサイト以外の組織部分にお
いて、ベイナイト以外の組織はフェライト、パーライト
やオーステナイトが変態せずに残った所謂「残留オース
テナイト」などである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明者らは、調質処理を行うこ
となく各種の熱間鍛造部品に、高い強度、良好な靭性と
大きな降伏比を確保させるために、熱間鍛造部品のミク
ロ組織及びその母材鋼となる鋼の化学組成について種々
検討した。その結果、下記の知見を得た。

【００１４】（ａ）面積率で一定以上のマルテンサイト
を含む組織であれば、熱間鍛造ままでも高い強度が得ら
れる。

【００１５】（ｂ）上記（ａ）のマルテンサイトを含む
組織において、マルテンサイト以外の組織中にベイナイ
トの占める割合が面積率で７０％以上であれば、高い強
度と良好な靭性とを兼備できる。

【００１６】（ｃ）適正量のＭｎとＣｕとを複合添加し
た鋼を熱間鍛造部品の母材鋼に用いれば、高い降伏強度
が得られ、降伏比も大きくなる。更に、靭性も良好にな
る。

【００１７】本発明は上記の知見に基づいて完成された
ものである。

【００１８】以下、本発明の各要件について詳しく説明
する。なお、成分含有量の「％」は「重量％」を意味す
る。

【００１９】（Ａ）鋼の化学組成 Ｃ：０．１５〜０．３５％ Ｃは、強度を確保するのに有効な元素である。しかし、
その含有量が０．１５％未満では所望の１０００ＭＰａ
以上の引張強度が得られない。一方、０．３５％を超え
て含有すると靭性が低下して、６０Ｊ／ｃｍ² 以上の２
ｍｍＵノッチシャルピー衝撃値を得難くなる。更に、切
削性が劣化するようになるので、機械加工による仕上げ
整形を必要とする場合には切削コストが嵩んでしまう。
したがって、Ｃの含有量を０．１５〜０．３５％とし
た。

【００２０】Ｓｉ：０．１〜１．０％ Ｓｉは、脱酸を促進するとともに、静的強度と疲労強度
を高める作用がある。前記の効果を充分発揮させるため
には、Ｓｉの含有量を０．１％以上とすることが必要で
ある。一方、Ｓｉを１．０％を超えて含有させても前記
の効果は飽和し、コストが嵩むばかりである。したがっ
て、Ｓｉの含有量を０．１〜１．０％とした。

【００２１】Ｍｎ：１．５〜３．０％ Ｍｎは、脱酸作用や強度を高める作用がある。更に、Ｃ
ｕと複合添加すると降伏強度、降伏比及び靭性を高める
作用も有する。こうした効果を充分発揮させるために
は、１．５％以上の含有量を必要とする。しかし、Ｍｎ
を３．０％を超えて含有させるとその効果は飽和してコ
ストが嵩むだけでなく、むしろ焼入れ性が高くなりすぎ
てマルテンサイトの単相組織となり易く、降伏比が低下
してしまう。更に、切削性が低下して機械加工による仕
上げ整形を必要とする場合には切削コストが嵩んでしま
う。したがって、Ｍｎの含有量を１．５〜３．０％とし
た。

【００２２】Ｃｕ：０．０１〜０．５％ Ｃｕは、Ｍｎと複合添加すると降伏強度、降伏比及び靭
性を高める作用を有する。しかしながら、その含有量が
０．０１％未満では添加効果に乏しい。一方、Ｍｎと複
合添加した場合にはＣｕを０．５％を超えて含有させて
も前記の効果は飽和して経済性が損なわれるだけでな
く、靭性の著しい低下をもたらす。したがって、Ｃｕの
含有量を０．０１〜０．５％とした。

【００２３】Ｃｒ：０．５〜１．５％ Ｃｒは、Ｃｒ炭窒化物を生成して強度を高める作用を有
する。この効果を確実に得るには、Ｃｒは０．５％以上
の含有量とする必要がある。しかし、１．５％を超えて
含有させても前記の効果は飽和しコストが嵩むばかりで
ある。したがって、Ｃｒの含有量を０．５〜１．５％と
した。

【００２４】Ｔｉ：０．０１〜０．１０％ Ｔｉは、炭窒化物を生成して結晶粒を微細化し、強度及
び靭性を高める作用を有する。更に、後述のＮ含有量の
下において、式で表されるｆｎ１が３．４以上の値の
場合にＮを固定することでＢの焼入れ性向上効果を充分
発揮させる作用もある。こうした効果を確保するために
は、Ｔｉは０．０１％以上の含有量を必要とする。しか
し、０．１０％を超えて含有させると炭窒化物が凝集粗
大化して結晶粒微細化効果が失われ経済性を損なうばか
りか、却って結晶粒が粗大化して靭性の低下を招く。し
たがって、Ｔｉの含有量を０．０１〜０．１０％とし
た。

【００２５】Ｂ：０．０００５〜０．０１０％ Ｂは、鋼の焼入れ性を高めるとともに、靭性を向上させ
る作用がある。しかし、その含有量が０．０００５％未
満では添加効果に乏しい。一方、０．０１０％を超えて
含有させてもその効果は飽和するばかりか、熱間加工性
の低下を招くようになる。したがって、Ｂの含有量を
０．０００５〜０．０１０％とした。

【００２６】Ｎ：０．００３〜０．０１５％ Ｎは、上記Ｂの焼入れ性向上効果を充分に発揮させるた
めに、その含有量はできるだけ少なくする方が良い。し
かし、工業的な生産規模でその含有量を０．００３％未
満にすることは困難であるし費用も嵩む。一方、Ｎを
０．０１５％を超えて含有させると、前記の量のＴｉを
含有させてもＢＮが生成し、鋼の焼入れ性が低下して所
望の強度が得られない場合がある。したがって、Ｎの含
有量を０．００３〜０．０１５％とした。

【００２７】Ｎｉ：０〜０．２％ Ｎｉは添加しなくても良い。添加すれば靭性を高める作
用がある。この効果を確実に得るには、Ｎｉは０．０５
％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｎｉを
０．２％を超えて含有させても前記の効果は飽和して経
済性を損なうし、切削性が低下する。したがって、Ｎｉ
の含有量を０〜０．２％とした。

【００２８】Ｍｏ：０〜０．２％ Ｍｏは添加しなくても良い。添加すればＮｉと同様に靭
性を向上させる作用がある。この効果を確実に得るに
は、Ｍｏは０．０５％以上の含有量とすることが好まし
い。しかし、０．２％を超えて含有させても前記の効果
は飽和し、コストが嵩むばかりである。したがって、Ｍ
ｏの含有量を０〜０．２％とした。

【００２９】Ｖ：０〜０．５０％ Ｖは添加しなくてもよい。添加すれば炭窒化物や窒化物
を生成して、強度を高める作用がある。この効果を確実
に得るには、Ｖは０．０５％以上の含有量とすることが
好ましい。しかし、０．５０％を超えて含有させても前
記の効果は飽和し、経済性を損なうばかりである。した
がって、Ｖの含有量を０〜０．５０％とした。

【００３０】Ｎｂ：０〜０．０５％ Ｎｂは添加しなくてもよい。添加すれば窒化物や炭窒化
物を生成して、強度を高める作用を有する。この効果を
確実に得るには、Ｎｂは０．０１％以上の含有量とする
ことが好ましい。しかし、０．０５％を超えて含有させ
ても前記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりである。
したがって、Ｎｂの含有量を０〜０．０５％とした。

【００３１】Ａｌ：０〜０．１０％ Ａｌは添加しなくてもよい。添加すれば鋼を脱酸する作
用を有する。更に、酸化物あるいは窒化物を生成して結
晶粒を微細化し、強度及び靭性を高める作用を有する。
こうした効果を確実に得るには、Ａｌは０．０１％以上
の含有量とすることが好ましい。しかし、０．１０％を
超えて含有させると切削性の低下を招く。したがって、
Ａｌの含有量を０〜０．１０％とした。なお、Ａｌ含有
量とは所謂「ｓｏｌ．Ａｌ（酸可溶性Ａｌ）量」のこと
をいう。

【００３２】Ｐｂ：０〜０．３０％ Ｐｂは添加しなくても良い。添加すれば被削性を高める
作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｐｂは０．
０５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、そ
の含有量が０．３０％を超えると疲労強度が著しく低下
して耐疲労特性の劣化を招く。したがって、Ｐｂの含有
量を０〜０．３０％とした。

【００３３】Ｔｅ：０〜０．１０％ Ｔｅは添加しなくてもよい。添加すれば被削性を高める
作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｔｅは０．
０１％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、そ
の含有量が０．１０％を超えると熱間加工性が著しく低
下し、生産性を損なう。したがって、Ｔｅの含有量を０
〜０．１０％とした。

【００３４】Ｃａ：０〜０．０１０％ Ｃａも添加しなくてもよい。添加すればＰｂやＴｅと同
様に被削性を高める作用を有する。この効果を確実に得
るには、Ｃａは０．００１％以上の含有量とすることが
好ましい。しかし、その含有量が０．０１０％を超える
と熱間加工性が低下して生産性を損なうようになる。し
たがって、Ｃａの含有量を０〜０．０１０％とした。

【００３５】Ｐ：０．１０％以下 Ｐは、鋼中に不純物として含有されるものであり、必須
成分として添加しなくても良い。添加すれば降伏強度を
高める作用がある。この効果を確実に得るには、Ｐは
０．００５％以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、その含有量が０．１０％を超えると靭性の著しい低
下を招く。したがって、Ｐの含有量を０．１０％以下と
した。

【００３６】Ｓ：０．１０％以下 Ｓも鋼中に不純物として含有されるものであり、必須成
分として添加しなくても良い。添加すれば切削性を高め
る作用がある。この効果を確実に得るには、Ｓは０．０
１５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、そ
の含有量が０．１０％を超えると靭性の低下をきたす。
したがって、Ｓの含有量を０．１０％以下とした。

【００３７】ｆｎ１：≧３．４ Ｎの含有量が０．０１５％以下で、前述の式で表され
るｆｎ１が３．４以上の値（ｆｎ１＝Ｔｉ（％）／Ｎ
（％）≧３．４）の場合に前記したＢの焼入れ性向上効
果が確保でき、所望の高強度と良好な靭性が得られる。
したがって、本発明では式で表されるｆｎ１に関して
ｆｎ１≧３．４と規定する。このｆｎ１の値の上限は特
に規定されるものではなく、Ｔｉが０．１０％でＮが
０．００３％の場合の値の３３．３３であっても良い。

【００３８】（Ｂ）組織 熱間鍛造部品の全組織中に占めるマルテンサイトの割合
が面積率で２０％未満の場合には、所望の１０００ＭＰ
ａ以上の引張強度が安定して得られない。一方、マルテ
ンサイトの面積率が９５％を超えると靭性の著しい低下
を招く。

【００３９】全組織中のマルテンサイトの面積率が２０
〜９５％の場合であっても、マルテンサイト以外の組織
中に占めるベイナイトの割合が面積率で７０％未満の場
合には、１０００ＭＰａ以上の引張強度と６０Ｊ／ｃｍ
² 以上の２ｍｍＵノッチシャルピー衝撃値とを安定して
同時に確保することが困難となる。したがって、熱間鍛
造部品の組織を、全組織中のマルテンサイトが面積率で
２０〜９５％で、更に、マルテンサイト以外の組織中に
ベイナイトの占める割合が面積率で７０％以上であるも
のと規定した。

【００４０】なお、全組織中にマルテンサイトが占める
割合は、面積率で４０〜６０％であることが好ましい。

【００４１】又、全組織中のマルテンサイトの面積率が
２０〜９５％の場合であれば、マルテンサイト以外の組
織においてベイナイトの占める割合が面積率で１００
％、つまり、組織がマルテンサイトとベイナイトとの完
全な混合組織であっても良い。

【００４２】（Ｃ）鋼材の加熱温度 熱間鍛造のための鋼材の加熱温度が１１００℃未満で
は、炭化物などがオーステナイト中に充分固溶せずに焼
入れ性が低下したり、変形抵抗が大きくなって熱間での
鍛造が困難になる場合がある。したがって、鋼材の加熱
温度を１１００℃以上の温度とした。なお、この加熱温
度の上限は１３００℃程度とすることが好ましい。

【００４３】（Ｄ）熱間鍛造終了温度 熱間鍛造終了温度が９００℃未満では、変形抵抗が大き
くなるばかりか、炭化物や窒化物が凝集粗大化し、その
結果、結晶粒が著しく粗大化して靭性の低下を招く場合
がある。したがって、熱間鍛造終了温度を９００℃以上
の温度とした。なお、この熱間鍛造の終了温度は１０５
０℃程度を上限とすることが好ましい。

【００４４】（Ｅ）冷却速度 熱間鍛造後の冷却速度が３０℃／分未満の場合には、所
望の組織、つまり全組織中のマルテンサイトが面積率で
２０〜９５％で、更に、マルテンサイト以外の組織中に
ベイナイトの占める割合が面積率で７０％以上である組
織を、安定して熱間鍛造部品に付与することが困難とな
る。一方、３００℃／分を超える場合には後述の実施例
で示すように全組織中のマルテンサイトの面積率が９５
％を超えてしまい靭性の著しい低下を招く。したがっ
て、熱間鍛造後の冷却速度を３０〜３００℃／分とし
た。

【００４５】

【実施例】

（実施例１）表１、表２に示す化学組成の鋼を通常の方
法によって試験炉を用いて１５０ｋｇ真空溶製した。表
１における鋼１〜１５は化学組成が本発明で規定する範
囲内の鋼（以下、単に本発明鋼という）、表２における
鋼１６〜３０は成分のいずれかが本発明で規定する範囲
から外れた比較鋼である。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】次いで、通常の方法によって前記鋼の鋼塊
を１２００℃に加熱した後、１０００℃の仕上げ温度で
厚さ３５ｍｍ×幅９０ｍｍ幅×長さ１０００ｍｍの鋼板
に熱間鍛造し、その後鋼組成に応じて３０〜４５℃／分
の冷却速度で冷却した。

【００４９】こうして得られた鋼板の中心部から、ＪＩ
Ｓ４号引張試験片とＪＩＳ３号シャルピー衝撃試験片
（２ｍｍＵノッチシャルピー衝撃試験片）を切り出し、
常温で試験を行った。鋼板の中心部からは組織観察用の
試験片も切り出し、光学顕微鏡による中心部の組織観察
を行った。なお、全組織中のマルテンサイトの面積率及
びマルテンサイト以外の組織中にベイナイトの占める割
合（面積率）は、いずれも通常の方法で画像処理して判
定した。

【００５０】試験結果を表３に示す。

【００５１】

【表３】

【００５２】本発明鋼である鋼１〜１５については、組
織はいずれも全組織中のマルテンサイトが面積率で２０
〜９５％で、更に、マルテンサイト以外の組織中にベイ
ナイトの占める割合が面積率で７０％以上であり、所望
の７００ＭＰａ以上の降伏強度、１０００ＭＰａ以上の
引張強度、０．６５以上の降伏比と６０Ｊ／ｃｍ² 以上
の２ｍｍＵノッチシャルピー衝撃値が得られている。

【００５３】これに対して比較鋼のうち鋼１６〜２７及
び鋼３０は、組織はいずれも全組織中のマルテンサイト
が面積率で２０〜９５％で、更に、マルテンサイト以外
の組織中にベイナイトの占める割合が面積率で７０％以
上であるが、降伏強度、引張強度、降伏比と２ｍｍＵノ
ッチシャルピー衝撃値のうち少なくとも１つが所望の値
に達していない。すなわち、Ｃの含有量が低めに外れた
鋼１６、Ｓｉの含有量が低めに外れた鋼１８、Ｃｒの含
有量が低めに外れた鋼２４及びＮの含有量が高めに外れ
るとともにｆｎ１の値が低めに外れた鋼２６は引張強度
又は、降伏強度と引張強度の双方が目標値に未達であ
る。又、Ｃの含有量が高めに外れた鋼１７、Ｐの含有量
が高めに外れた鋼２０、Ｓの含有量が高めに外れた鋼２
１、Ｃｕの含有量が高めに外れた鋼２３及びＴｉの含有
量が高めに外れた鋼３０は２ｍｍＵノッチシャルピー衝
撃値が目標値に達していない。Ｍｎの含有量が低めに外
れた鋼１９及びＣｕの含有量が低めに外れた鋼２２は降
伏比が目標値に達していない。更に、Ｎの含有量が低め
に外れた鋼２５及びＴｉの含有量が低めに外れるととも
にｆｎ１の値が低めに外れた鋼２７は、引張強度及び２
ｍｍＵノッチシャルピー衝撃値が目標値に達していな
い。

【００５４】比較鋼のうち鋼２８及び鋼２９は本発明で
規定する組織が得られていないので強度（降伏強度と引
張強度）及び２ｍｍＵノッチシャルピー衝撃値が目標値
に達していない。すなわち、Ｍｎ、Ｃｒ及びＢの含有量
が低めに外れるために、組織がマルテンサイトを含まな
いものとなった鋼２８、及びｆｎ１の値が低めに外れる
とともにＭｎ及びＣｒの含有量が低めに外れるために、
やはり組織がマルテンサイトを含まないものとなった鋼
２９は、降伏強度と引張強度及び２ｍｍＵノッチシャル
ピー衝撃値が目標値に達していない。

【００５５】（実施例２）表４に示す本発明鋼である鋼
３１及び鋼３２を通常の方法によって試験炉を用いて１
５０ｋｇ真空溶製した。

【００５６】

【表４】

【００５７】次いで、通常の方法によって前記鋼の鋼塊
を１２００℃に加熱した後、１０００℃の仕上げ温度で
厚さ３５ｍｍ×幅９０ｍｍ幅×長さ１０００ｍｍの鋼板
に熱間鍛造した。鍛造後は鋼３１を母材鋼とする鋼板は
４０℃／分及び５００℃／分の冷却速度で、又、鋼３２
を母材鋼とする鋼板は４０℃／分及び１０℃／分の冷却
速度で冷却した。

【００５８】こうして得られた鋼板の中心部から、ＪＩ
Ｓ４号引張試験片とＪＩＳ３号シャルピー衝撃試験片
（２ｍｍＵノッチシャルピー衝撃試験片）を切り出し、
常温で試験を行った。鋼板の中心部からは組織観察用の
試験片も切り出し、光学顕微鏡による中心部の組織観察
を行った。なお、全組織中のマルテンサイトの面積率及
びマルテンサイト以外の組織中にベイナイトの占める割
合（面積率）は、いずれも通常の方法で画像処理して判
定した。

【００５９】試験結果を表５に示す。

【００６０】

【表５】

【００６１】鋼３１及び鋼３２を熱間鍛造後、本発明で
規定する範囲内の冷却速度の４０℃／分で冷却した場合
（試験番号１及び３）には、その組織はいずれも全組織
中のマルテンサイトが面積率で２０〜９５％で、更に、
マルテンサイト以外の組織中にベイナイトの占める割合
が面積率で７０％以上であり、所望の７００ＭＰａ以上
の降伏強度、１０００ＭＰａ以上の引張強度、０．６５
以上の降伏比と６０Ｊ／ｃｍ² 以上の２ｍｍＵノッチシ
ャルピー衝撃値が得られている。

【００６２】これに対して、本発明鋼であっても熱間鍛
造後の冷却速度が本発明で規定する上限を外れた５００
℃／分の場合（試験番号２）には、全組織中のマルテン
サイトの面積率が９５％を超えるので靭性が著しく低下
し、２ｍｍＵノッチシャルピー衝撃値が目標値に達して
いない。

【００６３】又、本発明鋼であっても熱間鍛造後の冷却
速度が本発明で規定する下限を外れた１０℃／分の場合
（試験番号４）には、全組織中のマルテンサイトの面積
率が２０％を下回るので引張強度と降伏強度とが目標値
に達していない。

【００６４】

【発明の効果】本発明のマルテンサイト・ベイナイト型
熱間鍛造部品は、熱間鍛造のままで調質処理を行わずと
も、７００ＭＰａ以上の降伏強度、１０００ＭＰａ以上
の引張強度、０．６５以上の降伏比と６０Ｊ／ｃｍ² 以
上の２ｍｍＵノッチシャルピー衝撃値を有するので、高
強度の各種機械構造部品などとして用いることができ
る。このマルテンサイト・ベイナイト型熱間鍛造部品
は、本発明の方法によって比較的容易に得られる。

フロントページの続き (72)発明者 新井 貴俊 福岡県北九州市小倉北区許斐町１番地住友 金属工業株式会社小倉製鉄所内 (72)発明者 伴田 貢造 福岡県北九州市小倉北区許斐町１番地住友 金属工業株式会社小倉製鉄所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、Ｃ：０．１５〜０．３５％、Ｓ
   ｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：１．５〜３．０％、Ｃ
   ｕ：０．０１〜０．５％、Ｃｒ：０．５〜１．５％、Ｔ
   ｉ：０．０１〜０．１０％、Ｂ：０．０００５〜０．０
   １０％、Ｎ：０．００３〜０．０１５％、Ｎｉ：０〜
   ０．２％、Ｍｏ：０〜０．２％、Ｖ：０〜０．５０％、
   Ｎｂ：０〜０．０５％、Ａｌ：０〜０．１０％、Ｐｂ：
   ０〜０．３０％、Ｔｅ：０〜０．１０％、Ｃａ：０〜
   ０．０１０％、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．１０％以
   下、残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、下記式で
   表されるｆｎ１がｆｎ１≧３．４の組成であって、全組
   織中のマルテンサイトが面積率で２０〜９５％で、更
   に、マルテンサイト以外の組織中にベイナイトの占める
   割合が面積率で７０％以上であることを特徴とするマル
   テンサイト・ベイナイト型熱間鍛造部品。 ｆｎ１＝Ｔｉ（％）／Ｎ（％）・・・・
2. 【請求項２】重量％で、Ｃ：０．１５〜０．３５％、Ｓ
   ｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：１．５〜３．０％、Ｃ
   ｕ：０．０１〜０．５％、Ｃｒ：０．５〜１．５％、Ｔ
   ｉ：０．０１〜０．１０％、Ｂ：０．０００５〜０．０
   １０％、Ｎ：０．００３〜０．０１５％、Ｎｉ：０〜
   ０．２％、Ｍｏ：０〜０．２％、Ｖ：０〜０．５０％、
   Ｎｂ：０〜０．０５％、Ａｌ：０〜０．１０％、Ｐｂ：
   ０〜０．３０％、Ｔｅ：０〜０．１０％、Ｃａ：０〜
   ０．０１０％、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．１０％以
   下、残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、下記式で
   表されるｆｎ１がｆｎ１≧３．４の組成の鋼材を、１１
   ００℃以上の温度に加熱して熱間鍛造し、熱間鍛造を９
   ００℃以上の温度で終了した後３０〜３００℃／分の冷
   却速度で冷却することを特徴とするマルテンサイト・ベ
   イナイト型熱間鍛造部品の製造方法。 ｆｎ１＝Ｔｉ（％）／Ｎ（％）・・・・