JPS62260042A - 高強度非調質強靭鋼 - Google Patents
高強度非調質強靭鋼Info
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- JPS62260042A JPS62260042A JP10287986A JP10287986A JPS62260042A JP S62260042 A JPS62260042 A JP S62260042A JP 10287986 A JP10287986 A JP 10287986A JP 10287986 A JP10287986 A JP 10287986A JP S62260042 A JPS62260042 A JP S62260042A
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- 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
(産業上の利用分野)
本発明は高強度非調質強靭鋼に関する。
(従来の技術及び問題点)
機械構造用鋼のうちでも特に強度を必要とする強靭鋼は
、従来、主として焼入れ焼戻しによる調質を施して使用
されていたが、近年の省エネルギー化の要請に伴い、焼
入れ焼戻しを施さないで使用できる非調質鋼が開発され
た。 非調質鋼の場合、焼入れ焼戻しに代え得る手段としでは
、例えば、C20,35%を含む炭素鋼を対象とし、フ
ェライト+パーライト組織のフェライト基地中にV炭窒
化物を析出させてVの析出硬化を利用したもの、或いは
更にMnを若干高めたもの等がある。 しかし、この種のものを一例とする従来の非調質鋼では
、特に靭性が低いという欠点があるため、靭性を必要と
する機械構造部品1例えば、ナックルアーム等々の自動
車用足廻り部品に使用するには十分でない。 本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、強度を有する
と共に優れた靭性を備え、必要に応じて良好な被剛性を
備えた非調質鋼を提供することを目的とするものである
。 (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明者は、従来の非調質鋼
について化学成分、組織、製造プロセスなど各面から再
検討を試みた結果、ffl織中にパーライトやマルテン
サイトが存在すると靭性が得られず、特にパーライトが
共存すると靭性劣化が著しくなることが判明したため、
これらを含まないベイナイト又はベイナイト中フェライ
ト組織とし、これと化学成分との関係について更に実験
研究を重ね、本発明をなしたものである。 すなわち、本発明に係る高強度非調質強靭鋼は、C:0
.10〜0.30%、Si51%、Mn:0.5〜1.
5%+ Cr:0.5〜3.0%及びNb:0.01〜
0.1%を含み、必要に応じて、Mo≦0.7%及びN
i52%のうちの1種又は2種、及び/又は、S≦0.
15%、Pb≦0.30%、Ca≦0.010%、Bi
≦0.30%及びTe≦0.30%のうちの1種又は2
種以上を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる
鋼であって、鍛造、冷却後の組織がベイナイト又はベイ
ナイト中フェライトであることを特徴とするものである
。 以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。 まず、本発明の非調質鋼における化学成分の限定理由を
説明する。 Cは強度を確保するために少なくとも0.10%を必要
とするが、多量に含有せしめると靭性劣化をもたらすの
で、0.30%を上限とする。 SLは脱酸元素として添加するが、多すぎると靭性が劣
化するため、1%以下で添加する。 Mnは酸化物系介在物などの介在物形態を制御し1強度
を増すのに有効な元素であるので。 0.5%以上を添加する。しかし、過度に添加すると被
削性を悪化させるので、上限を1.5%とする。 Crは強度並びに靭性を向上するために0.5%以上添
加する必要がある。しかし、過度に添加すると、鋼材寸
法によっては焼きが入ってマルテンサイトが生じること
があるなど、靭性の劣化をまねくので、3.0%を上限
とする。 なお、上記Mn及びCrは、各々の添加範囲内において
その比Cr/Mnをコントロールすることにより靭性を
向上させることができる。すなわち、MnよりもCrを
多くし、特にCr/Mnの比を1.5以上にすると高靭
性を特に必要とする場合に効果的である。但し、本発明
者の実験によれば、このようなCr/Mnの比と靭性向
上とについては、組織がベイナイト又はベイナイト中フ
ェライトである場合に限り、因果関係があることが判明
したものである。 Nbは強度を増すことができる元素であると共にベイナ
イトの析出を容易にするので、そのために0.01%以
上を添加する。しかし、多すぎると靭性の劣化をまねく
ので、0.1%を上限とする。 以上の各元素は必須成分として含有せしめるが、以下に
示す元素を必要に応じて添加することができる。 MOlNiは特に強度を必要とする場合に添加すること
ができる。添加するときは、それらの1種又は2種をM
o≦0.7%、Ni52%の範囲で添加するが、各元素
とも上限を超えて多くすると、靭性の劣化をまねくので
好ましくない。 S、Pb、Ca、Bi、Teは被削性を必要とする場合
、それらの1種又は2種以上を適宜添加することができ
る。添加するときは、S≦0.15%、Pb≦0.30
%、Ca≦0.010%、Bi≦0.3%、Te≦0.
30%の範囲で添加するのが好ましく、各元素とも上限
を超えて多くすると、熱間加工性や靭性の劣化をまねく
ことになる。 上記化学成分を有する鋼は、焼入れ焼戻しによる調質を
せずに製造され、熱間鍛造の後、空冷等により冷却し、
その際に冷却速度をコントロールしてベイナイト又はベ
イナイト中フェライトの組織を得る。従来の非調質鋼は
フェライト+パーライト組織を有し、パーライトが存在
するために靭性が劣っていたのに対し、本発明では上記
の如く特定の化学成分を有する鋼につきベイナイトを主
体とする組織、すなわち、フェライトを共存させ得るが
、パーライトやマルテンサイトを含まない組織にするこ
とにより、特に靭性の向上を図ったものである。ベイナ
イト中マルテンサイトの場合。 高強度は得られるものの靭性が劣化し、またベイナイト
中フェライトにパーライトを共存させると、強度は一応
にレベルに達するものの、やはり靭性が劣る。 次に本発明の一実施例を示す。 (実施例) 第1表に示す化学成分(wt%)を有する鋼を溶製、造
塊後、500圧延材を製造し、これを1250’Cで鍛
伸して25D鍛造材を得、空冷にて冷却速度をコントロ
ールしてベイナイト又はベイナイト十フェライト組織を
得た。但し、同表中の従来材Nα1は、従来法によりフ
ェライト+パーライト組織とした。 得られた鍛造材について硬さを調べると共にシャルピー
衝撃試験(J I S a号試験片、2mmUノツチ)
により衝撃値を求めた。これらの結果を第2表に示す。 第2表から明らかなように、従来材Ncilは靭性が劣
っているのに対し、本発明材Nα5〜12はいずれも衝
撃値5〜6ICgf−Ia/a1以上、硬さくHv)約
240以上を十分満たしており、高強度で靭性に優れて
いる。なお、比較材Nα2〜4は、いずれかの成分が本
発明範囲外であるため、特に硬さが得られていない。 次に、非調質鋼における組織と強度及び靭性との関係を
調べるために、本発明範囲内の化学成分を有する第1表
中の供試材Nn 6について、50D圧延材を1100
℃で鍛伸して25D鍛造材を得。 冷却速度をコントロールして第3表に示すミクロ組織を
得た。その結果、第3表に示すとうり、ベイナイト又は
ベイナイト中フェライト組織の本発明材A、Bは靭性、
強度とも優れているのに対し、マルテンサイトが共存す
る比較材C及びパーライトが共存する比較材りはいずれ
も靭性が劣っている。 また、被削性を調べるために、第1表に示す供試材Nα
6,12について、50D圧延材を1250℃に加熱し
て鍛造し、30’D鍛造材を得、冷却速度をコントロー
ルして硬さを調整した後、超硬旋削により切削テストを
行った。なお、得られたミクロ組織はベイナイトに微量
フェライトを含むものであった。また、切削テストは次
の条件で行い、切削速度を変化させて工具寿命(min
)により被削性を評価し、その結果を第4表に示す。 切削テスト・・・工 具:PIO 送 リ: 0 、2 mm/ rev切込み:2n
+m 工具寿命:Vo=0.2mm 切削油:なし 第4表かられかるように、快削元素を含む供試材Nα1
2はNα6に比べて顕著に被削性が改善されている。
、従来、主として焼入れ焼戻しによる調質を施して使用
されていたが、近年の省エネルギー化の要請に伴い、焼
入れ焼戻しを施さないで使用できる非調質鋼が開発され
た。 非調質鋼の場合、焼入れ焼戻しに代え得る手段としでは
、例えば、C20,35%を含む炭素鋼を対象とし、フ
ェライト+パーライト組織のフェライト基地中にV炭窒
化物を析出させてVの析出硬化を利用したもの、或いは
更にMnを若干高めたもの等がある。 しかし、この種のものを一例とする従来の非調質鋼では
、特に靭性が低いという欠点があるため、靭性を必要と
する機械構造部品1例えば、ナックルアーム等々の自動
車用足廻り部品に使用するには十分でない。 本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、強度を有する
と共に優れた靭性を備え、必要に応じて良好な被剛性を
備えた非調質鋼を提供することを目的とするものである
。 (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明者は、従来の非調質鋼
について化学成分、組織、製造プロセスなど各面から再
検討を試みた結果、ffl織中にパーライトやマルテン
サイトが存在すると靭性が得られず、特にパーライトが
共存すると靭性劣化が著しくなることが判明したため、
これらを含まないベイナイト又はベイナイト中フェライ
ト組織とし、これと化学成分との関係について更に実験
研究を重ね、本発明をなしたものである。 すなわち、本発明に係る高強度非調質強靭鋼は、C:0
.10〜0.30%、Si51%、Mn:0.5〜1.
5%+ Cr:0.5〜3.0%及びNb:0.01〜
0.1%を含み、必要に応じて、Mo≦0.7%及びN
i52%のうちの1種又は2種、及び/又は、S≦0.
15%、Pb≦0.30%、Ca≦0.010%、Bi
≦0.30%及びTe≦0.30%のうちの1種又は2
種以上を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる
鋼であって、鍛造、冷却後の組織がベイナイト又はベイ
ナイト中フェライトであることを特徴とするものである
。 以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。 まず、本発明の非調質鋼における化学成分の限定理由を
説明する。 Cは強度を確保するために少なくとも0.10%を必要
とするが、多量に含有せしめると靭性劣化をもたらすの
で、0.30%を上限とする。 SLは脱酸元素として添加するが、多すぎると靭性が劣
化するため、1%以下で添加する。 Mnは酸化物系介在物などの介在物形態を制御し1強度
を増すのに有効な元素であるので。 0.5%以上を添加する。しかし、過度に添加すると被
削性を悪化させるので、上限を1.5%とする。 Crは強度並びに靭性を向上するために0.5%以上添
加する必要がある。しかし、過度に添加すると、鋼材寸
法によっては焼きが入ってマルテンサイトが生じること
があるなど、靭性の劣化をまねくので、3.0%を上限
とする。 なお、上記Mn及びCrは、各々の添加範囲内において
その比Cr/Mnをコントロールすることにより靭性を
向上させることができる。すなわち、MnよりもCrを
多くし、特にCr/Mnの比を1.5以上にすると高靭
性を特に必要とする場合に効果的である。但し、本発明
者の実験によれば、このようなCr/Mnの比と靭性向
上とについては、組織がベイナイト又はベイナイト中フ
ェライトである場合に限り、因果関係があることが判明
したものである。 Nbは強度を増すことができる元素であると共にベイナ
イトの析出を容易にするので、そのために0.01%以
上を添加する。しかし、多すぎると靭性の劣化をまねく
ので、0.1%を上限とする。 以上の各元素は必須成分として含有せしめるが、以下に
示す元素を必要に応じて添加することができる。 MOlNiは特に強度を必要とする場合に添加すること
ができる。添加するときは、それらの1種又は2種をM
o≦0.7%、Ni52%の範囲で添加するが、各元素
とも上限を超えて多くすると、靭性の劣化をまねくので
好ましくない。 S、Pb、Ca、Bi、Teは被削性を必要とする場合
、それらの1種又は2種以上を適宜添加することができ
る。添加するときは、S≦0.15%、Pb≦0.30
%、Ca≦0.010%、Bi≦0.3%、Te≦0.
30%の範囲で添加するのが好ましく、各元素とも上限
を超えて多くすると、熱間加工性や靭性の劣化をまねく
ことになる。 上記化学成分を有する鋼は、焼入れ焼戻しによる調質を
せずに製造され、熱間鍛造の後、空冷等により冷却し、
その際に冷却速度をコントロールしてベイナイト又はベ
イナイト中フェライトの組織を得る。従来の非調質鋼は
フェライト+パーライト組織を有し、パーライトが存在
するために靭性が劣っていたのに対し、本発明では上記
の如く特定の化学成分を有する鋼につきベイナイトを主
体とする組織、すなわち、フェライトを共存させ得るが
、パーライトやマルテンサイトを含まない組織にするこ
とにより、特に靭性の向上を図ったものである。ベイナ
イト中マルテンサイトの場合。 高強度は得られるものの靭性が劣化し、またベイナイト
中フェライトにパーライトを共存させると、強度は一応
にレベルに達するものの、やはり靭性が劣る。 次に本発明の一実施例を示す。 (実施例) 第1表に示す化学成分(wt%)を有する鋼を溶製、造
塊後、500圧延材を製造し、これを1250’Cで鍛
伸して25D鍛造材を得、空冷にて冷却速度をコントロ
ールしてベイナイト又はベイナイト十フェライト組織を
得た。但し、同表中の従来材Nα1は、従来法によりフ
ェライト+パーライト組織とした。 得られた鍛造材について硬さを調べると共にシャルピー
衝撃試験(J I S a号試験片、2mmUノツチ)
により衝撃値を求めた。これらの結果を第2表に示す。 第2表から明らかなように、従来材Ncilは靭性が劣
っているのに対し、本発明材Nα5〜12はいずれも衝
撃値5〜6ICgf−Ia/a1以上、硬さくHv)約
240以上を十分満たしており、高強度で靭性に優れて
いる。なお、比較材Nα2〜4は、いずれかの成分が本
発明範囲外であるため、特に硬さが得られていない。 次に、非調質鋼における組織と強度及び靭性との関係を
調べるために、本発明範囲内の化学成分を有する第1表
中の供試材Nn 6について、50D圧延材を1100
℃で鍛伸して25D鍛造材を得。 冷却速度をコントロールして第3表に示すミクロ組織を
得た。その結果、第3表に示すとうり、ベイナイト又は
ベイナイト中フェライト組織の本発明材A、Bは靭性、
強度とも優れているのに対し、マルテンサイトが共存す
る比較材C及びパーライトが共存する比較材りはいずれ
も靭性が劣っている。 また、被削性を調べるために、第1表に示す供試材Nα
6,12について、50D圧延材を1250℃に加熱し
て鍛造し、30’D鍛造材を得、冷却速度をコントロー
ルして硬さを調整した後、超硬旋削により切削テストを
行った。なお、得られたミクロ組織はベイナイトに微量
フェライトを含むものであった。また、切削テストは次
の条件で行い、切削速度を変化させて工具寿命(min
)により被削性を評価し、その結果を第4表に示す。 切削テスト・・・工 具:PIO 送 リ: 0 、2 mm/ rev切込み:2n
+m 工具寿命:Vo=0.2mm 切削油:なし 第4表かられかるように、快削元素を含む供試材Nα1
2はNα6に比べて顕著に被削性が改善されている。
第3表
第4表
(発明の効果)
以上詳述したように、本発明によれば、従来の非調質鋼
に比べて高強度であると共に特に靭性が優れ、被削性も
改善することができるので、非調質鋼の適用範囲を著し
く拡げることが可能となる。
に比べて高強度であると共に特に靭性が優れ、被削性も
改善することができるので、非調質鋼の適用範囲を著し
く拡げることが可能となる。
Claims (8)
- (1)重量%で(以下、同じ)、C:0.10〜0.3
0%、Si≦1%、Mn:0.5〜1.5%、Cr:0
.5〜3.0%及びNb:0.01〜0.1%を含み、
残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼であって、鍛
造、冷却後の組織がベイナイト又はベイナイト+フェラ
イトであることを特徴とする高強度非調質強靭鋼。 - (2)前記鋼において、Cr含有量とMn含有量の比C
r/Mnが1.5以上である特許請求の範囲第(1)項
記載の鋼。 - (3)C:0.10〜0.30%、Si≦1%、Mn:
0.5〜1.5%、Cr:0.5〜3.0%及びNb:
0.01〜0.1%を含み、更にMo≦0.7%及びN
i≦2%のうちの1種又は2種を含み、残部がFe及び
不可避的不純物からなる鋼であって、鍛造、冷却後の組
織がベイナイト又はベイナイト+フェライトであること
を特徴とする高強度非調質強靭鋼。 - (4)前記鋼において、Cr含有量とMn含有量の比C
r/Mnが1.5以上である特許請求の範囲第(3)項
記載の鋼。 - (5)C:0.10〜0.30%、Si≦1%、Mn:
0.5〜1.5%、Cr:0.5〜3.0%及びNb:
0.01〜0.1%を含み、更にS≦0.15%、Pb
≦0.30%、Ca≦0.010%、Bi≦0.3%及
びTe≦0.30%のうちの1種又は2種以上を含み、
残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼であって、鍛
造、冷却後の組織がベイナイト又はベイナイト+フェラ
イトであることを特徴とする高強度非調質強靭鋼。 - (6)前記鋼において、Cr含有量とMn含有量の比C
r/Mnが1.5以上である特許請求の範囲第(5)項
記載の鋼。 - (7)C:0.10〜0.30%、Si≦1%、Mn:
0.5〜1.5%、Cr:0.5〜3.0%及びNb:
0.01〜0.1%を含み、更にMo≦0.7%及びN
i≦2%のうちの1種又は2種と、S≦0.15%、P
b≦0.30%、Ca≦0.010%、Bi≦0.30
%及びTe≦0.30%のうちの1種又は2種以上とを
含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼であっ
て、鍛造、冷却後の組織がベイナイト又はベイナイト+
フェライトであることを特徴とする高強度非調質強靭鋼
。 - (8)前記鋼において、Cr含有量とMn含有量の比C
r/Mnが1.5以上である特許請求の範囲第(7)項
記載の鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61102879A JP2576857B2 (ja) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | 高強度非調質強靭鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61102879A JP2576857B2 (ja) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | 高強度非調質強靭鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62260042A true JPS62260042A (ja) | 1987-11-12 |
JP2576857B2 JP2576857B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=14339164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61102879A Expired - Fee Related JP2576857B2 (ja) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | 高強度非調質強靭鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2576857B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPH04210449A (ja) * | 1990-12-12 | 1992-07-31 | Toa Steel Co Ltd | 高靱性熱間鍛造用非調質鋼 |
US5362338A (en) * | 1990-07-27 | 1994-11-08 | Aichi Steel Works Ltd. | Non-heat treating steel for hot forging |
US6869489B2 (en) * | 2000-05-17 | 2005-03-22 | Nissan Motor Co., Ltd. | Steel for high bearing pressure-resistant member, having high machinability, and high bearing pressure-resistant member using same steel |
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1986
- 1986-05-02 JP JP61102879A patent/JP2576857B2/ja not_active Expired - Fee Related
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