JPS6312934B2

JPS6312934B2 -

Info

Publication number: JPS6312934B2
Application number: JP54048096A
Authority: JP
Inventors: Risuteman Peetaa; Ritsuto Uarutaa; Zaratsu Rainhoruto; Deeteru Segetsuchi Hansu
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1978-04-21
Filing date: 1979-04-20
Publication date: 1988-03-23
Also published as: NO153933B; CS211362B2; NL7901840A; GB2019436B; IT7921467A0; PL215033A1; PL136257B1; SE449229B; NL191388B; BR7902454A; ES479774A1; NL191388C; DK155053C; CA1137337A; SE7903448L; YU40746B; BE875730A; DK162779A; NO791296L; NO153933C

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、高靭性および高強度を有するか、あ
るいは極高強度を有する合金鋼の製造方法に関す
るものである。比較的多量の高価な合金添加成分を使用して高
靱性および高強度を有する合金鋼を製造すること
は知られている。かかる合金鋼は、製造原価が高
く、また技術的難点により影響されるので、実際
には特殊目的のみに使用することができる。高靱
性高強度合金鋼を一層経済的な方法で製造する試
みは既に繰返し行われているが、今日まで実際に
満足できる解決策は見出されていない。高靱性高強度の高合金鋼、例えば材料番号
1.6357x2Ni・Co・Mo18・８・３、同1.6358およ
び同1.6359の高合金鋼が知られている。かかる高
合金鋼は加工性および機械加工性が劣り、合金成
分が高価であるため極めて経済的でない。従つて、本発明の目的は、高価な合金成分が大
きな割合では存在していない高靱性高強度合金鋼
あるいは極高強度合金鋼を一層経済的に製造する
ことができる方法を得ることにある。従つて、多量消費物品、例えば、ボルト鋼また
は所要に応じて高強度構造用鋼に打込むことがで
きる直接緊締用（すなわち、衝撃工具を用いる打
込用）の普通形状の硬い緊締具を経済的に入手で
きるようにすることにある。本発明のかかる目的は、Ｃ 0.50〜1.00％ Si 0.10〜1.50％ Mn 0.25〜1.50％Ｐ最大0.045％Ｓ最大0.045％ Mo 0.20〜0.90％およびCr0.20〜2.00％からなる
群から選択した少くとも１種残部鉄、存在しうる微量合金元素および普通の
不純物からなる合金鋼に、マルテンサイト開始点の温度
より０〜50℃高い温度範囲内でベイナイト焼入れ
を行ない、前記ベイナイト焼入れを膨張計で測定
した変態率が75〜85％になる点で中止することを
特徴とする高靱性高強度合金鋼の製造方法を提供
することにより達成される。本発明方法は、上述の組成を有する合金鋼をマ
ルテンサイト開始点の温度範囲またはこの上に直
接続く温度範囲であるマルテンサイト開始点の直
ぐ上の温度範囲において、75〜85％の変態率まで
不完全ベイナイト焼入れ（熱処理）を行つた場合
に高靱性および高強度という全く相反する特性を
有する合金鋼を製造できること、またベイナイト
の割合が85％より大きい場合には靱性が低下する
ことを見い出したことに基づく。普通マルテンサイト開始点は約180〜280℃の範
囲、特に約180〜230℃の範囲、普通約185〜210℃
の範囲にある。ここに「マルテンサイト開始点の
温度範囲」とはマルテンサイト形成温度より約10
℃高い温度から約10℃低い温度までの範囲内の温
度を意味するものとする。本発明の範囲内では、本発明における不完全ベ
イナイト焼入れを行うことのできるマルテンサイ
ト開始点より上の温度範囲は、マルテンサイト開
始点が高い程狭く、他方マルテンサイト開始点が
低い程広いことが明らかになつた。不完全ベイナイト焼入れの温度は約270〜280℃
以下、特に260℃以下とするのが望ましい。上述
の範囲の下限のマルテンサイト開始点を有する鋼
を使用する場合に特に好ましい効果が現われる。
出発原料の鋼が不完全ベイナイト焼入れに必要な
組織を有していない場合には、例えばオーステナ
イト組織を形成させながら熱処理することにより
かかる鋼を予備処理する必要があるのは勿論であ
る。存在しうる微量合金元素としては例えばＶ、
Ｗ、Ni、Ｂ等があり、それぞれ約0.2％程度まで
の分量で存在させることができる。これにより合
金鋼のある特性に実際に影響を及ぼすことができ
る。しかし、かかる合金元素の存在または不存在
は本発明にとつて重要でなく、関係のないことで
ある。変態は最高変態率、すなわち徹底的変態に関し
て最高約85％の範囲まで行う。変態率は75〜85％
の範囲、特に約80％が好ましい。変態率は、ベイ
ナイト変態が正の長さ変化と関連しているという
事実を利用して、測定技術の点では簡単な方法で
監視することができる。かくして、変態の動力学
図、従つて最終的には各温度における変態率を鋼
試験片について膨張計で測定することにより簡単
に監視することができる。ここに80％の変態率と
称するのは、各温度において完全ベイナイト変態
の場合に達成することのできる最大長さ変化の80
％であることを意味するものとする。本発明方法で使用する合金鋼は、十分に変態不
活性な鋼で、等温ベイナイト変態に必要な条件を
具備し、できるだけ低いマルテンサイト開始点を
有する。ここに変態不活性とは変態範囲が広いた
め、すみやかに変態しない鋼を意味するものとす
る。オースチン（Austin）およびリケツト
（Rickett）の自触媒系では、かかる合金鋼は、他
の場合には直線的に延びる変態動力学図において
クニツクを示す。この場合には分離が起り、この
結果靱性に悪影響が生じる。本発明方法により、
高靱性および高強度を有する合金鋼が得られると
共に、靱性に悪影響を及ぼすことのある結果を回
避することができる。本発明方法で使用する合金鋼においては、Mo
の全量またはその一部を対応する割合のCrで置
き換えることができ、またこの逆も可能である。
普通モリブデンをクロムより多量にする。特殊な
場合には、Mnの下限を0.25％とすることができ、
一層普通にはMnの割合を0.50〜1.50％とする。本発明方法の好適例においては、次の組成：Ｃ 0.57〜0.75％ Si 0.15〜0.35％ Mn 0.70〜0.85％Ｐ最大0.035％Ｓ最大0.035％ Mo 0.20〜0.50％およびCr0.20〜1.00％からなる
群から選択した少くとも１種残部鉄、存在しうる微量合金元素および普通の
不純物を有する合金鋼を使用する。本発明方法によつて得られる合金鋼から有利な
特性を有する物品を従来法、特に冷間加工により
製造することができる。勿論、未予備処理合金
鋼、特に上述の組成を有する未予備処理合金鋼か
ら同様に物品を製造することができ、適当な処理
によりかかる物品において本発明方法によつて得
られる合金鋼を実現することができる。この場合
には、本発明の大きな利点は、従来必要であつた
高合金合の金鋼とは著しく異なり、多量消費物品
を経済的に製造することができることである。本
発明により製造できる物品としては、特に緊締具
（ねじ、針およびボルト、特に直接緊締用緊締具、
リベツト、ダボ、ダボ部品）、工具（例えば、ド
リル、ドリル軸、ねじ回し、のこぎりおよび押
型）、機械素子（例えば、ロツクピン、ばね、コ
ツプばね、弁、弁案内、ピストンリング、軸、車
軸、コツタ、軸継手および円板）、軍需品（例え
ば、武器部品および装甲板）、建造物用、船舶用、
スポーツ用および家具用金属取付具（例えば、
鎖、釣針、スキーエツジ）、光学的測定装置の部
品および半製品（例えば、帯条、針金、板、棒、
管等）がある。ばね鋼群に属する鋼、例えば、

【表】また冷間加工鋼群に属する鋼、例えば

【表】は、本発明において特に適当であることが分つ
た。本発明方法によつて得た合金鋼およびこれから
製造した物品は、直径4.5mmの丸形断面を有する
ノツチなし試験片について衝撃値を測定した場合
に、70J（7.14Kg−ｍ）より大きく、好ましくは
85J（8.67Kg−ｍ）もしくは90J（9.18Kg−ｍ）より
大きい靱性、および少くとも57HRC、好ましく
は58HRC以上、例えば60〜61HRCより大きい硬
度を有するのが好ましい。次に本発明を実施例について説明する。実施例
１〜３においては、ベイナイト焼入れ熱処理は変
態率75〜85％で中止した。実施例１出発材料として組成C0.73％、Mn0.85％、Si0.2
％およびMo0.29％の冷間引抜、軟化焼なましお
よび約800N／mm²の強さによる適度な再引抜を行
つて得た針金材料の形態の鋼を使用し、ｌ＝50
mm、φ＝4.5mmの試験片について860℃における熱
処理後に、20分→240℃、40分→空気の処理を行
つた生成物は次の特性を有していた。硬度：
58HRC、ノツチなし棒試験による衝撃値：79.5
〜82.0J（8.11〜8.36Kg−ｍ）。実施例２実施例１で使用した鋼から製造した釘およびボ
ルトのような完成した直接緊締素子（すなわち、
硬い受け材料中に衝撃により打込むための緊締
具）について上述と同様な熱処理を行つた結果、
上記物品は硬度58HRCにおいて優れた靱性を示
し、90℃まで曲げることができた。実施例３上述の４種のばね鋼から得た直径ｄ＝4.5mmの
針金から直径80mmの高硬度および高靱性を有する
引張ばねを製造するために、ばねを既に巻回した
状態で上述のように熱処理した。実施例４出発材料として組成C0.67％、Mn0.72％、
Si0.33％、Cr0.10％、Mo0.68％、S0.026％および
P0.020％の冷間引抜、軟化焼なましおよび約
800N／mm²の強さによる適度な再引抜を行つて得
た針金材料の形態の鋼（マルテンサイト開始点
M_s＝220℃）を使用し、ｌ＝50mm、φ＝4.5mmの
試験片について860℃における熱処理後に、３種
の変態温度230、250および270℃（すなわち、マ
ルテンサイト開始温度より10、20および50℃高い
温度）においてベイナイト焼入れを行つた。直径
4.5mmの丸形断面を有するノツチなし試験片につ
いて衝撃値を測定した結果を第１図に示す。第１
図において縦軸は衝撃値(J)および（Kg・ｍ）を示
し、横軸はベイナイト焼入れ時間（分）を示す。第１図において、75、85、91および99％はベイ
ナイト変態率を示す。すなわち、第１図は等温ベ
イナイト変態率範囲75％未満〜99％超における衝
撃値で表わした靱性と変態時間との関係を示すも
ので、第１図から最大靱性は変態率75〜85％の場
合に達成され、また靱性は変態温度がマルテンサ
イト開始点220℃に近づく程大きくなることが分
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法で使用する合金鋼の１例に
おける種々の変態温度における衝撃値と変態時間
との関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ 0.50〜1.00％ Si 0.10〜1.50％ Mn 0.25〜1.50％Ｐ最大0.045％Ｓ最大0.045％ Mo 0.20〜0.90％およびCr0.20〜2.00％からなる
群から選択した少くとも１種残部鉄、存在しうる微量合金元素および普通の
不純物からなる合金鋼に、マルテンサイト開始点の温度
より０〜50℃高い温度範囲内でベイナイト焼入れ
を行ない、前記ベイナイト焼入れを膨張計で測定
した変態率が75〜85％になる点で中止することを
特徴とする高靭性高強度合金鋼の製造方法。２マルテンサイト開始点の温度より５〜50℃高
い温度範囲内で焼入れを行う特許請求の範囲第１
項記載の方法。３焼入れを変態率80％において中止する特許請
求の範囲第１項記載の方法。