JPS599122A - 非調質高強度,高靭性鋼の製造方法 - Google Patents
非調質高強度,高靭性鋼の製造方法Info
- Publication number
- JPS599122A JPS599122A JP11661882A JP11661882A JPS599122A JP S599122 A JPS599122 A JP S599122A JP 11661882 A JP11661882 A JP 11661882A JP 11661882 A JP11661882 A JP 11661882A JP S599122 A JPS599122 A JP S599122A
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- toughness
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
- C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- 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】
この発明は非調質高強度、高靭性鋼の製造方法に関しと
くに(幾1戒構造用鋼として有用ブにこの種の鋼の製造
方法か提案しようと寸ろものである。
くに(幾1戒構造用鋼として有用ブにこの種の鋼の製造
方法か提案しようと寸ろものである。
自動市、土木建設機械等の部品と(−て広く用いられて
いる機械信造用の炭緊奎や合金り1ま、辿常、鍛造、圧
延などの熱間加工後焼〕、りらし、ホ)るいは焼入れ焼
もどし処理を行って使1(]されるを例と4″ろ。この
ようブf焼入れ焼もどし、焼ならしブ、(どの調質処理
は、機械部品としての必要な強度靭性を確1呆するため
に重要である。
いる機械信造用の炭緊奎や合金り1ま、辿常、鍛造、圧
延などの熱間加工後焼〕、りらし、ホ)るいは焼入れ焼
もどし処理を行って使1(]されるを例と4″ろ。この
ようブf焼入れ焼もどし、焼ならしブ、(どの調質処理
は、機械部品としての必要な強度靭性を確1呆するため
に重要である。
最近、省ニオ、ルギーの観点からこれら熱処理工程の省
略が考えられ、熱間θ1]工の土中で使用できる非調四
鋼の曹望が高まってし・る。しかし、非訓質鋼の欠点と
して、靭性が不足」−石ため使用できる部分l】を少い
ことであり、利用範囲が狭し・ことである。
略が考えられ、熱間θ1]工の土中で使用できる非調四
鋼の曹望が高まってし・る。しかし、非訓質鋼の欠点と
して、靭性が不足」−石ため使用できる部分l】を少い
ことであり、利用範囲が狭し・ことである。
発明者らは、非調11拐の低靭性を袖うプこめ種りの検
討を行った。オな1つち在来の焼入れ焼もどし処理は、
IJ用度が高く微細な相識を生成させ、さらに炭(窒)
化物の微細分数を可能にし、準Hに強靭性を41与てる
処理である。これに7it L熱間加工のまま使用する
非調質鋼では、高温加熱高温仕上による加工後の冷却速
度が遅いこともあり、組織が粗大であり、強度靭性とも
に低いという欠点があったのである。
討を行った。オな1つち在来の焼入れ焼もどし処理は、
IJ用度が高く微細な相識を生成させ、さらに炭(窒)
化物の微細分数を可能にし、準Hに強靭性を41与てる
処理である。これに7it L熱間加工のまま使用する
非調質鋼では、高温加熱高温仕上による加工後の冷却速
度が遅いこともあり、組織が粗大であり、強度靭性とも
に低いという欠点があったのである。
そこで発明者らは、MnまたさらKはCrの母相強化、
■またさらにはNbの析出硬化ならびに合金元窓と熱間
圧延条件の最適な組合せに上り調質処理材と同等以上の
強度を有し、しかもより高靭性化か清入れ暁もどし処理
なしに達成することができろことを見い出した。
■またさらにはNbの析出硬化ならびに合金元窓と熱間
圧延条件の最適な組合せに上り調質処理材と同等以上の
強度を有し、しかもより高靭性化か清入れ暁もどし処理
なしに達成することができろことを見い出した。
すなわちこの発明はMn 、 Vの適量添加、またさら
にはCr 、 Nbの適量添加を行った場合についての
圧延条件の最適化により圧延のままで高い強度および靭
性が得られることの知見に基くものである。
にはCr 、 Nbの適量添加を行った場合についての
圧延条件の最適化により圧延のままで高い強度および靭
性が得られることの知見に基くものである。
さてNbやvなどの、−中添加により高温から冷却中に
析出する炭(窒)化物の析出硬化を利用して強度上昇を
図る試みは、非調質低炭素低合金高張力鋼で利用されて
いる。ここに母相と、整合性を右した析出物の微細分散
が強度増加と密接に関係オろと財われでいろ。しかし、
Nb 、 Vを多量に添加すると靭性は僧に劣化するよ
うになる。
析出する炭(窒)化物の析出硬化を利用して強度上昇を
図る試みは、非調質低炭素低合金高張力鋼で利用されて
いる。ここに母相と、整合性を右した析出物の微細分散
が強度増加と密接に関係オろと財われでいろ。しかし、
Nb 、 Vを多量に添加すると靭性は僧に劣化するよ
うになる。
従ってこのようlx、炭(窒)化物形成元素を中炭素咽
にも含有させて非調質高強度鋼としての利用をもくろむ
ことは引張強度の点のみについてみると非盾に容易であ
ると云えよう。
にも含有させて非調質高強度鋼としての利用をもくろむ
ことは引張強度の点のみについてみると非盾に容易であ
ると云えよう。
しかし、従来使用されている調Im材の代替としての非
調質材に適用するとすれば靭性が低いという欠点のため
に明らかに実際的でない。
調質材に適用するとすれば靭性が低いという欠点のため
に明らかに実際的でない。
発明者らは比較的多針のVを添加し、Mnもしくはさら
にcrまたはNbとの複合添加と圧延加熱温度および圧
延温IWをコントロールするととKより強度の増加およ
び靭性の向上に及ぼす影響を調べその結果、v、1図に
示すごとく、硬さの増加とともに2間Vノツチシャルピ
ー衝撃試験の破面4移温度(vTrs ) h’−低温
と1よることを見い出した。
にcrまたはNbとの複合添加と圧延加熱温度および圧
延温IWをコントロールするととKより強度の増加およ
び靭性の向上に及ぼす影響を調べその結果、v、1図に
示すごとく、硬さの増加とともに2間Vノツチシャルピ
ー衝撃試験の破面4移温度(vTrs ) h’−低温
と1よることを見い出した。
このような発明者らの試みで靭性が向上する坤由は次の
とおりである。
とおりである。
圧延加熱温度
オーステナイト粒の’4J4大化が防止され、さらに圧
延iWA#、を低くすることKより、オーステナイト粒
の再結晶、成長が少なく、変態前のオーステナイト粒が
従来より微細となりこのような微細オーステナイト粒か
ら変態するフェライト+パーライト粒も微細とブtろ。
延iWA#、を低くすることKより、オーステナイト粒
の再結晶、成長が少なく、変態前のオーステナイト粒が
従来より微細となりこのような微細オーステナイト粒か
ら変態するフェライト+パーライト粒も微細とブtろ。
微細フェライト+パーライト組織は粗大フェライト(パ
ーライト組織にくらべ靭性はすぐれていることは良く知
られている事実である。
ーライト組織にくらべ靭性はすぐれていることは良く知
られている事実である。
しかし、この発明で成分範囲を規定した鋼に、圧延加熱
、圧延温度のコントロールを適用することにより、■の
多量添加による粒内フェライトの形成のそく進とMn
+ CrあるいはNbによるf態点の低下のもとに低温
加工効果の増大に由来した結晶粒の微細化が顕著にもた
らされて強度増加Kかかわらず著しく靭性が向上するこ
とを確認し得また。
、圧延温度のコントロールを適用することにより、■の
多量添加による粒内フェライトの形成のそく進とMn
+ CrあるいはNbによるf態点の低下のもとに低温
加工効果の増大に由来した結晶粒の微細化が顕著にもた
らされて強度増加Kかかわらず著しく靭性が向上するこ
とを確認し得また。
この発明の目的は、組成と圧延条件を最適にすることに
より、強度の増加にかかわらず靭性の向上が得られる鋼
を提供することである。さて第2図に示すように、0.
45%C、0,25%S1においイ0.09%Vを含1
イする場合にMn隣を変化してゆくと、衝撃値は昭加す
るが、圧延条件によって衝撃値の増加量は相)輩し、と
くに低温加熱、低温仕上tyqテうことにより、衝撃値
の増加は大きく、しかも0.7%Mt1以上で増加が汗
しいが1,5%Mnでほぼ室相する。
より、強度の増加にかかわらず靭性の向上が得られる鋼
を提供することである。さて第2図に示すように、0.
45%C、0,25%S1においイ0.09%Vを含1
イする場合にMn隣を変化してゆくと、衝撃値は昭加す
るが、圧延条件によって衝撃値の増加量は相)輩し、と
くに低温加熱、低温仕上tyqテうことにより、衝撃値
の増加は大きく、しかも0.7%Mt1以上で増加が汗
しいが1,5%Mnでほぼ室相する。
しかも降伏応力は、高温加熱高温仕上とほぼ等しい値を
示し、o、45%Cの焼入焼もどし処理材の降伏強さく
25酎φσ )50すf/mm2)と比較s して十分な「迎庶を何していて、焼入れ焼もどし処理材
の代替品として十分利用できることがわかる。
示し、o、45%Cの焼入焼もどし処理材の降伏強さく
25酎φσ )50すf/mm2)と比較s して十分な「迎庶を何していて、焼入れ焼もどし処理材
の代替品として十分利用できることがわかる。
また、第8図に示すように、0.06%Vにやや低減し
た上でcrを添加しその量を変化してゆくと、衝撃1j
Itは増加する。七り湛加熱、高飄仕上(]では、衝撃
値の増加はわずかであるが、低編加熱低温仕上材では、
Cr1lの増加により衝撃値の増加は著しい。
た上でcrを添加しその量を変化してゆくと、衝撃1j
Itは増加する。七り湛加熱、高飄仕上(]では、衝撃
値の増加はわずかであるが、低編加熱低温仕上材では、
Cr1lの増加により衝撃値の増加は著しい。
降伏応力の変化Iま少ないが、■含有曖が少なくてもC
r −L Vの複合添加および低温加熱低温仕上処叩を
梅すこと九より靭性の著しい増加が可能である。
r −L Vの複合添加および低温加熱低温仕上処叩を
梅すこと九より靭性の著しい増加が可能である。
この発明は、上記のような実験事実をもとに構成された
ものであり、この発明で得られる率は圧延のままで使用
し、従来の調質処理材と同等の強度と靭性を有する。
ものであり、この発明で得られる率は圧延のままで使用
し、従来の調質処理材と同等の強度と靭性を有する。
つぎに、この発明で−の成分について限定する理由を述
べる。
べる。
Cは強度とくに表面硬さ′A/得るために0.25%以
上必要であり、0.55%を越えると硬さが高くなりす
ぎるため、Cは0.25〜0.55%の範囲内にに1−
る必要がある。
上必要であり、0.55%を越えると硬さが高くなりす
ぎるため、Cは0.25〜0.55%の範囲内にに1−
る必要がある。
Slは製鋼の脱酸剤および強度確保のため必要な元素で
あり強度確保上0.10%以上必要であり、一方0・6
0%を越えると靭性が劣化するためSlは0、lO〜0
.60%の範囲内にする必要がある。
あり強度確保上0.10%以上必要であり、一方0・6
0%を越えると靭性が劣化するためSlは0、lO〜0
.60%の範囲内にする必要がある。
Pは−の相質を脆化させる元素であるため0.020%
以下にする必要がある。
以下にする必要がある。
Sは靭性な劣化させるが、切削性を向上させる元素であ
るため、ある程度含有させることが好ましいが、靭性の
点から8は0.05%以下にする必Mnはあとでのべる
Vとともにこの発明の主要元素で強母および靭性向上の
ために不nJ欠であって、0・70%未満では靭性の著
しい向上が得られず、2・5%を越えると剣性がかえっ
て劣化するため、Mnは0.7〜2.5%の範1/Jl
内にする必要がある。
るため、ある程度含有させることが好ましいが、靭性の
点から8は0.05%以下にする必Mnはあとでのべる
Vとともにこの発明の主要元素で強母および靭性向上の
ために不nJ欠であって、0・70%未満では靭性の著
しい向上が得られず、2・5%を越えると剣性がかえっ
て劣化するため、Mnは0.7〜2.5%の範1/Jl
内にする必要がある。
Crは母相の強化とともに、■と複合添加したと救低温
加熱圧延と紹合せることにより比較的低いv情でも靭性
な向上させる元素であるが、0・20%未満ではその効
果が少なく、0.60%以上ではコストアップとなるた
め上限とした。
加熱圧延と紹合せることにより比較的低いv情でも靭性
な向上させる元素であるが、0・20%未満ではその効
果が少なく、0.60%以上ではコストアップとなるた
め上限とした。
Nは、後でのべるAA 、 Nbと共存し結晶粒を微細
11ヒする作用を有する元素であり、0−0020%よ
り少ないと微細化の作用が少なく、一方o、oos。
11ヒする作用を有する元素であり、0−0020%よ
り少ないと微細化の作用が少なく、一方o、oos。
%より多いと機械的特性がかえって劣化するのでN &
−10,0020%〜0.0080%の範囲内にする必
要がある。
−10,0020%〜0.0080%の範囲内にする必
要がある。
Atは脱酸剤として添加するが、一方、 Atは鋼中に
金属klとして残存するとN上納金してA/iNとなり
、結晶粒を微細化する。ここに0.005%より少ない
と結晶粒微細化作用は少なく、一方、0.05%より多
いと逆に結晶粒の粗大化を促進するのでA、tは0.0
05〜0.05%の範囲内にする必要がある。
金属klとして残存するとN上納金してA/iNとなり
、結晶粒を微細化する。ここに0.005%より少ない
と結晶粒微細化作用は少なく、一方、0.05%より多
いと逆に結晶粒の粗大化を促進するのでA、tは0.0
05〜0.05%の範囲内にする必要がある。
■は強度靭性確保の主要元素であり、0.05%以下で
は、調質材の代替のための強度確保が困難であり、0.
15%を越えると強度増加が著しく靭性も劣fヒするた
めVは0・05〜0.15%の範囲内にする必要がある
。
は、調質材の代替のための強度確保が困難であり、0.
15%を越えると強度増加が著しく靭性も劣fヒするた
めVは0・05〜0.15%の範囲内にする必要がある
。
Nbはオーステナイト粒の微細化のために添加すること
もできる元素であり、さらに、オーステナイト粒の再結
晶を遅らせる効果をも有していて、低温圧延の効果な顕
著にする元素でありここKO,005%未満では、その
効果がなく、また、0.0B%紹ではそれ以上添加して
も炭窒化物が固溶しないため添加酸に相当する効果が期
待できない。
もできる元素であり、さらに、オーステナイト粒の再結
晶を遅らせる効果をも有していて、低温圧延の効果な顕
著にする元素でありここKO,005%未満では、その
効果がなく、また、0.0B%紹ではそれ以上添加して
も炭窒化物が固溶しないため添加酸に相当する効果が期
待できない。
次に圧延加熱温度についてはオーステナイト粒の微、i
+lI化のため低いほど良いが圧延能不の点から950
”Cを丁限とした。オーステナイト粒粗大化湛度から上
限を設定1−ベキであり、この発明に従う鋼のAA 、
N含有量の絹成咥囲あるいはNb含有量の範囲から1
200″CをJ二限シした。
+lI化のため低いほど良いが圧延能不の点から950
”Cを丁限とした。オーステナイト粒粗大化湛度から上
限を設定1−ベキであり、この発明に従う鋼のAA 、
N含有量の絹成咥囲あるいはNb含有量の範囲から1
200″CをJ二限シした。
また、変態前のオーステナイト粒を可能11Cかぎり微
細化するため、加工されたオーステナイト粒の再結晶お
よび成長が遅い温度領域(900″C以下)で少なくと
本20%以上の加工か必要とオろ。
細化するため、加工されたオーステナイト粒の再結晶お
よび成長が遅い温度領域(900″C以下)で少なくと
本20%以上の加工か必要とオろ。
それ以下の加工場では、逆に粗大化l゛るためAil記
の1直を限昇とした。
の1直を限昇とした。
以下実施例について税、明を一橿一ろ。
’A t −4はこの発明の成分範囲に適合する嘴であ
り、一方鋼5〜7は比較鋼であり、そしてm8は従来の
焼入焼もどし処理を行った鋼(50φ棒′A)である。
り、一方鋼5〜7は比較鋼であり、そしてm8は従来の
焼入焼もどし処理を行った鋼(50φ棒′A)である。
1表
材850 ”C焼入
600 ”C焼もどし
本発明6間1〜委は比較J15〜7にくらべ強度。
衝打値ともに高く、強g靭性ともにすぐれていることが
わかる。〕Yた、イメf−来覆8に比(咬しても十分ゾ
、c件畦を有している。
わかる。〕Yた、イメf−来覆8に比(咬しても十分ゾ
、c件畦を有している。
fc i、:回表中に記載のli′も丸いずれも法炉一
連鋳−庄fjFの二にA呈か1町して作製したものであ
る。いずれも5 Q mm直径の棒鋼で圧延のままであ
る。
連鋳−庄fjFの二にA呈か1町して作製したものであ
る。いずれも5 Q mm直径の棒鋼で圧延のままであ
る。
飢1図はシャルピーS撃試験の破面遷移基IW(vTr
q)とVickers(Hv)の関係シ示すグラフ、埠
2邸1は、Mn計と降伏強さくσyS)+衝撃11紅(
UE+ 20 )七の関係な示すグラフ・第8邸1はC
r辰と降伏強さく・’yS)+衝撃値(シ+E+zo
)との関1系か示すグラフである。 第1図 2θθ 250 ヒ゛〉カースバ度 HV 第2図 第:1図 Oθ2θ θ4゜ Cr%
q)とVickers(Hv)の関係シ示すグラフ、埠
2邸1は、Mn計と降伏強さくσyS)+衝撃11紅(
UE+ 20 )七の関係な示すグラフ・第8邸1はC
r辰と降伏強さく・’yS)+衝撃値(シ+E+zo
)との関1系か示すグラフである。 第1図 2θθ 250 ヒ゛〉カースバ度 HV 第2図 第:1図 Oθ2θ θ4゜ Cr%
Claims (1)
- LC:0.25〜0.55重量%、 Si : 0.1
0〜0.60重i%、 P : 0.02 ajffF
%以F、S:0.0574’鱗%以下で、0.70〜2
.50 、重着%のunまたはこれに加えて0.′2.
0〜0.60%のCrを含みかつ、N:0・0080〜
0.012重量%において0.0OF1〜0305重量
%のA、tと、0.05〜0,15重喰%のV、必要な
ときさらに0.005〜0.03Litii:%のNb
を菖有する鋼を常法に従って溶製し、その熱間加工に際
し、1200〜950℃の間の温度に加熱すること、9
00 ’C以下にて少くと本20%以上の熱ftfl加
工を施すことの結合により、核熱凹加工のままで使用に
供する@祠な得ることを特徴とする非調質高強度、高靭
性鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11661882A JPS599122A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | 非調質高強度,高靭性鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11661882A JPS599122A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | 非調質高強度,高靭性鋼の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS599122A true JPS599122A (ja) | 1984-01-18 |
JPH0159333B2 JPH0159333B2 (ja) | 1989-12-15 |
Family
ID=14691638
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11661882A Granted JPS599122A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | 非調質高強度,高靭性鋼の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS599122A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62199750A (ja) * | 1986-02-27 | 1987-09-03 | Nippon Steel Corp | 靭性の優れた非調質棒鋼およびその製造方法 |
JPH0159001U (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-13 | ||
JPH05255739A (ja) * | 1992-03-12 | 1993-10-05 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 高強度高靱性非調質鋼部品の製造方法 |
JPH06340946A (ja) * | 1990-08-03 | 1994-12-13 | Samsung Heavy Ind Co Ltd | 高靭性非調質鋼及びその製造方法 |
US5704998A (en) * | 1990-10-24 | 1998-01-06 | Consolidated Metal Products, Inc. | Hot rolling high-strength steel structural members |
JP2009228051A (ja) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Jfe Steel Corp | 非調質鋼材の製造方法 |
JP2010280978A (ja) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 直接切削用非調質棒鋼 |
-
1982
- 1982-07-05 JP JP11661882A patent/JPS599122A/ja active Granted
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62199750A (ja) * | 1986-02-27 | 1987-09-03 | Nippon Steel Corp | 靭性の優れた非調質棒鋼およびその製造方法 |
JPH0425343B2 (ja) * | 1986-02-27 | 1992-04-30 | Nippon Steel Corp | |
JPH0159001U (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-13 | ||
JPH06340946A (ja) * | 1990-08-03 | 1994-12-13 | Samsung Heavy Ind Co Ltd | 高靭性非調質鋼及びその製造方法 |
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JPH05255739A (ja) * | 1992-03-12 | 1993-10-05 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 高強度高靱性非調質鋼部品の製造方法 |
JP2009228051A (ja) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Jfe Steel Corp | 非調質鋼材の製造方法 |
JP2010280978A (ja) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 直接切削用非調質棒鋼 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0159333B2 (ja) | 1989-12-15 |
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