JPH01129953A - 高強度非調質鋼とその製造方法 - Google Patents
高強度非調質鋼とその製造方法Info
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- JPH01129953A JPH01129953A JP28899487A JP28899487A JPH01129953A JP H01129953 A JPH01129953 A JP H01129953A JP 28899487 A JP28899487 A JP 28899487A JP 28899487 A JP28899487 A JP 28899487A JP H01129953 A JPH01129953 A JP H01129953A
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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）
本発明は非調質鋼の製造に係り、より詳細には、熱間で
プレス外とにより成形加工した後、調質処理を施すこと
なく、そのまま機械加工によって仕上げられる鍛造品、
例えば、自動車用部品、各種機械部品用に好適な高強度
非調質鋼並びにその製造方法に関するものである。 （従来の技術及び解決しようとする問題点）従来より、
ナックルスピンドル、ナックルアーム等々の主として足
回り部品などの自動車用部品や各種機械部品に用いられ
る熱間鍛造又は圧延部品には、熱間加工後、焼入れ一焼
もどし処理を施して所定の強度を確保する。いわゆる調
質型の鋼が用いられているが、近年の省エネルギー化、
低コスト化の要請から、か）る調質処理を必要とせずに
熱間加工後、そのまま利用できる非調質鋼の開発が進め
られている゛。 このような非調質鋼の一例として１例えば、熱間鍛造部
品の場合、中炭素鋼にＶを添加したものを熱間鍛造部品
冷し、組織をフェライト−パーライトとし、■炭化物の
析出強化により強度向上を狙ったタイプの非調質鋼が一
部、利用されるようになった（例、特公昭５８−５３７
０９号、同６１−２８７４２号）、シかし、このような
非調質鋼を用いた熱間鍛造品は、一般に強度が十分でな
く。 ますます増大する高強度化の要請化の要請には十分応え
られない。 本発明は、従来の非調質鋼の欠点である強度劣化の問題
を解決し、熱間鍛造後に調質処理を施すことなく、高強
度を確保すると共に疲労寿命を有し、併せて非調質鋼の
利点である郷関鍛造に際して省エネルギー、コスト低減
化を可能とする非調質鋼を提供することを目的とし、ま
たその製造方法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、従来のこの種の
非調質鋼が中炭素鋼であることが優れた靭性の確保に支
障となっており、特に引張り強さが８０ｋｇｆ／ａｍ”
を超えると靭性の低下が著しいことが問題である点に鑑
みて、その原因を究明すると共に新たな解決策を見い出
すべく鋭意研究を重ねた。 その結果、従来の非調質鋼は中炭素鋼を熱間鍛造後、空
冷乃至放冷等の徐冷を行、い１組織を初析フェライト＋
パーライトとするため十分な強度が得られないので１強
度率足を補うため、■の析出強化を利用しているが、フ
ェライト＋パーライト組織では高強度化に限界があり、
またＶの析出強化は更に靭性を低下させてしまうことが
判明した。 そこで１本発明者は、初析フェライトを析出せしめない
組成及び熱履歴により優れた強度の確保と靭性の維持を
可能とする非調質鋼として、比較的低Ｃ（０，０４〜０
．２０％）とすることによってＭｓ点を高めてセルフテ
ンパーの効果を狙い、これをベースに適量のＣｒ、Ｍｏ
、Ｂ等を添加することによって良好な焼入性を確保し、
熱間鍛造後の冷却の際に容易にマルテンサイト又はベイ
ナイト或いはマルテンサイトとベイナイトの混合組織を
主体とし、初析フェライトを実質的に含まない組織が得
られるようにすることにより、高強度と共に良好な靭性
を保持できることを見い出した。そして、この知見に基
づいて更に非調質鋼の化学成分を詳細に検討し、ここに
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鋼は、Ｃ：０．０
４〜０．２０％、Ｓｉ：０．０２〜１．０％、Ｍｎ：１
．０〜３．０％、Ｃｒ：０．５〜３．０％１Ｍｎ：０．
０５〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％、Ｔｉ：０
．０１〜０．０５％及びＢ：Ｏ，０Ｏ０３〜０．００５
％を含有し、必要に応じて、Ｎｉ≦３．０％、及び／又
は、Ｓ≦０．１５％、Ｐｂ≦０．３％、Ｃａ≦０．０１
％、Ｓｓ≦０．３％、Ｔｅ≦０．３％及びＢｉ≦０．３
％のうちの１種又は２種以上を含有し、残部が実質的に
Ｆｅからなり、熱間鍛造後の組織の主体がマルテンサイ
ト又はベイナイト或いはマルテンサイトとベイナイトの
混合組織であることを特徴とするものである。 また、高強度非調質鋼の製造方法に係る本発明は、上記
化学成分を有する鋼につき、９００〜１３００℃の温度
で熱間鍛造を行った後、冷却することにより、組織の主
体をマルテンサイト又はベイナイト或いはマルテンサイ
トとベイナイトの混合組織とす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、本発明における化学成分の限定理由を説明する。 Ｃ： Ｃは低Ｃの高強度鋼として必要な強度を確保するために
必要な元素であり、そのためには０．０４％以上を含有
させることが必要である。但し、０．２０％を超えて多
量に含有させると、Ｍｓ点が低下し、セルフテンパーの
効果が減少し、靭性が低下して実用的でなくなる。した
がって、Ｃ量は０．０４〜０．２０％の範囲とする。 Ｓｉ： ＳＬは溶製時の脱酸効果のほか、基地の強化に有効な元
素であり、そのためには０６０２％以上を添加する必要
がある。しかし、１．０％を超えて多量に添加すると被
削性が低下する。したがって、Ｓｉ量は０．０２〜１．
０％の範囲とする。 Ｍｎ： ＭｎはＳｉと同様、溶製時の脱酸効果のほか、基地の強
化に有効な元素であり、そのために１．０％以上を添加
する必要がある。しかし、３．０％を超えて多量に添加
すると介在物が増加し、被削性が低下する。したがって
、Ｍｎ量は１．０〜３．０％の範囲とする。 Ｃｒ： Ｃｒは良好な焼入性を確保するために必要な元素であり
、更には基地を強靭化し、耐摩耗性及び耐食性の向上に
有効な元素である。そのためには０．５％以上を添加す
る必要があるが、３．０％を超えて多量に添加すると靭
性が低下する。したがって、Ｃｒ量は０．５〜３．０％
の範囲とする。 ＭＯ： Ｍｏは良好な焼入性を確保するために必要な元素であり
、更には基地を強靭化し、耐摩耗性の向上に有効な元素
である。そのためには０．０５％以上を添加する必要が
あるが、１．０％を超えて多量に添加すると靭性が低下
する。したがって、Ｍｏ量は０．０５〜１．０％の範囲
とする。 Ｎｂ： Ｎｂの添加は、Ｎｂが高温までオーステナイト中へ固溶
せず、結晶粒成長を抑制して微細な組織を得ることがで
きるので、高い靭性が得られる。しかし、０．０１％未
満ではそのような効果が得られないので、０．０１％以
上を添加する必要があるが、Ｎｂは高価な元素であるの
で０．２％以下とする。 Ｔｉ： Ｔｉは窒素をオーステナイト中で固定し、Ｂ添加による
焼入性を高めるために添加する必要がある。しかし、０
．０１％未満ではその効果が得られず、一方、０．０５
％を超えて多すぎると巨大な窒化物や炭化物が生じ、靭
性を低下する。したがって、Ｔｉ量は０．０１〜０．０
５％の範囲とする。 Ｂ： Ｂは亜供析鋼において焼入性を向上させるのに効果のあ
る元素である。特にオーステナイト粒径が小さいときの
焼入性を向上させる効果が大きく。 その最大効果の得られる成分範囲が０．０００３〜０．
００５％であることが判明した。したがって、Ｂ量は０
．０００３〜０．００５％の範囲とする。 本発明鋼は、以上の元素を必須成分とするが、以下に説
明するように、更に必要に応じて、（１）Ｎｉを添加し
、（２）或いはＳ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｓｅ、Ｔｅ及びＢｉの
うちの１種又は２種以上を添加することができる。勿論
、これらの（１）と（２）を複合添加することもできる
。 Ｎｉ： Ｎｉは基地を強靭化すると共に焼入性を向上させるが、
３．０％を超えて多量に添加すると被剛性が低下するの
で、添加するときのＮｉ量は３．０％以下とする。 Ｓ、Ｐｂ％Ｃａ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂｉ： 本発明鋼の使用用途を考慮すると被削性は重要な因子で
あり、Ｓ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｓｓ、Ｔａ及びＢｉはいずれも
被削性を向上させるのに有効な元素である。しかし、多
すぎると熱間加工性を低下させ。 かつ、靭性を低下させるので、これらの元素を添加すル
トキハ、Ｓｉ２０．１５％Ｄ下、Ｐｂは０．３％以下、
Ｃａは０．０１％以下、Ｓｓは０．３％以下。 Ｔｅは０．３％以下、Ｂｉは０．２％以下とする。もっ
とも、Ｓを添加するときは１通常の不純物量を超えて上
記限度内で添加することは云うまでもない。 なお、本発明鋼には製造上、Ｐ等々の不可避的不純物が
随伴され得るが、それらは本発明の効果を損わない限度
で許容される。 以上の化学成分を有する本発明鋼は、従来と同様の製造
工程により熱間鍛造品の製造に供される。 但し、熱間鍛造は、通常、９００〜１３００℃の温度に
加熱して行い、熱間鍛造後、大気中で、或いは油、水又
は適当な冷媒を用いて適当な冷却速度（強冷、徐冷）で
冷却を行うことにより、組織の主体がマルテンサイト又
はベイナイト或いは両者の混合組織であって、殆ど或い
は全く初析フェ ″ライトを含まず、靭性の劣化を招く
ことなく高強度の熱間鍛造品を製造することができる。 鍛造温度が９００℃未満では組織が完全に均一なオース
テナイトにならず、また１３００℃を超えて加熱すると
熱間脆性を生じ、鍛造の際に割れが発生する原因となる
。従来の熱間鍛造用の調質鋼や非調質鋼は引張強さがせ
いぜい９０ｋｇｆ／＋ｕ＋”程度であるのに対し、本発
明鋼はｌ ＯＯｋｇｆ／ｓ＋■２以上の高強度を有し、
しかも従来の調質鋼と同等乃至より優れた靭性を有し、
優れた強度−靭性バランスを具備することが可能である
。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第１表に示す化学成分（ｗｔ％）を有する各種の鋼を常
法により溶解、鋳造し、圧延により鍛造用素材を製造し
た。なお、第１表中の従来鋼のうち、供試鋼Ｖは熱間鍛
造後焼入焼もどし処理を施して使用されている調質鋼で
あり、供試鋼Ｗは熱間鍛造用として使用されている非調
質鋼である。 次いで、この鍛造用素材を熱間鍛造により６０１履φの
丸棒の形状或いは断面４０ｍｒａ”Ｘ ７０ｍｍ’（７
）板状にした。その後、これらの材料を用いて、第２表
に示す処理条件にて加熱後冷却し、或いは加熱後熱間加
工を行い冷却し、試料とした。 各試料の機械的性質を調べるために、室温において引張
試験、硬さ測定並びにシャルピー衝撃試験を行った。そ
の結果を第２表乃至第４表に示す。 なお、引張試験にはＪＩＳ４号り型引張試験片を用い、
シャルピー衝撃試験にはＪＩＳａ号フルサイズ試験片を
用いた。 第２表乃至第４表に示すとおり、本発明鋼の場合、加熱
後空冷のみの材料は、いずれの比較鋼に比べても、靭性
を劣化させることなしに高強度を有しており、また加熱
後水冷した材料の強度は格段に増加している。更に、熱
間加工後冷却を行った材料においても、高強度が得られ
ている。 以上の結果を明確に示すため、本発明鋼の一部（供試鋼
Ａ、Ｂ、Ｃ）と各比較鋼の強度−靭性バランスを第１図
に示す、同図から明らかなとおり、本発明鋼は比較鋼に
比べて強度−靭性バランスが優れている。すなわち、本
発明鋼は、比較鋼に比べ、靭性を劣化させずに高強度化
が可能であり、かつ、非調質でこれを製造することがで
きる。これは、前述のとおり、Ｃ量を低減し、更に焼入
性を高めるＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｂ等を添加することによ
って組織の主体をマルテンサイト又はベイナイト或いは
これらの混合組織としたことによるものである。なお、
本発明鋼の上記処理後のミクロ組織は、すべてマルテン
サイト及びベイナイトを主体とした組織となっていた。 また、適量のＳ、Ｃａ、Ｐｂ、Ｓｓ、Ｔｅ又はＢｉを添
加した本発明鋼は、高強度及び高靭性に悪影響を及ぼす
ことなく良好な被剛性を有することを切削試験により確
認した。
プレス外とにより成形加工した後、調質処理を施すこと
なく、そのまま機械加工によって仕上げられる鍛造品、
例えば、自動車用部品、各種機械部品用に好適な高強度
非調質鋼並びにその製造方法に関するものである。 （従来の技術及び解決しようとする問題点）従来より、
ナックルスピンドル、ナックルアーム等々の主として足
回り部品などの自動車用部品や各種機械部品に用いられ
る熱間鍛造又は圧延部品には、熱間加工後、焼入れ一焼
もどし処理を施して所定の強度を確保する。いわゆる調
質型の鋼が用いられているが、近年の省エネルギー化、
低コスト化の要請から、か）る調質処理を必要とせずに
熱間加工後、そのまま利用できる非調質鋼の開発が進め
られている゛。 このような非調質鋼の一例として１例えば、熱間鍛造部
品の場合、中炭素鋼にＶを添加したものを熱間鍛造部品
冷し、組織をフェライト−パーライトとし、■炭化物の
析出強化により強度向上を狙ったタイプの非調質鋼が一
部、利用されるようになった（例、特公昭５８−５３７
０９号、同６１−２８７４２号）、シかし、このような
非調質鋼を用いた熱間鍛造品は、一般に強度が十分でな
く。 ますます増大する高強度化の要請化の要請には十分応え
られない。 本発明は、従来の非調質鋼の欠点である強度劣化の問題
を解決し、熱間鍛造後に調質処理を施すことなく、高強
度を確保すると共に疲労寿命を有し、併せて非調質鋼の
利点である郷関鍛造に際して省エネルギー、コスト低減
化を可能とする非調質鋼を提供することを目的とし、ま
たその製造方法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、従来のこの種の
非調質鋼が中炭素鋼であることが優れた靭性の確保に支
障となっており、特に引張り強さが８０ｋｇｆ／ａｍ”
を超えると靭性の低下が著しいことが問題である点に鑑
みて、その原因を究明すると共に新たな解決策を見い出
すべく鋭意研究を重ねた。 その結果、従来の非調質鋼は中炭素鋼を熱間鍛造後、空
冷乃至放冷等の徐冷を行、い１組織を初析フェライト＋
パーライトとするため十分な強度が得られないので１強
度率足を補うため、■の析出強化を利用しているが、フ
ェライト＋パーライト組織では高強度化に限界があり、
またＶの析出強化は更に靭性を低下させてしまうことが
判明した。 そこで１本発明者は、初析フェライトを析出せしめない
組成及び熱履歴により優れた強度の確保と靭性の維持を
可能とする非調質鋼として、比較的低Ｃ（０，０４〜０
．２０％）とすることによってＭｓ点を高めてセルフテ
ンパーの効果を狙い、これをベースに適量のＣｒ、Ｍｏ
、Ｂ等を添加することによって良好な焼入性を確保し、
熱間鍛造後の冷却の際に容易にマルテンサイト又はベイ
ナイト或いはマルテンサイトとベイナイトの混合組織を
主体とし、初析フェライトを実質的に含まない組織が得
られるようにすることにより、高強度と共に良好な靭性
を保持できることを見い出した。そして、この知見に基
づいて更に非調質鋼の化学成分を詳細に検討し、ここに
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鋼は、Ｃ：０．０
４〜０．２０％、Ｓｉ：０．０２〜１．０％、Ｍｎ：１
．０〜３．０％、Ｃｒ：０．５〜３．０％１Ｍｎ：０．
０５〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％、Ｔｉ：０
．０１〜０．０５％及びＢ：Ｏ，０Ｏ０３〜０．００５
％を含有し、必要に応じて、Ｎｉ≦３．０％、及び／又
は、Ｓ≦０．１５％、Ｐｂ≦０．３％、Ｃａ≦０．０１
％、Ｓｓ≦０．３％、Ｔｅ≦０．３％及びＢｉ≦０．３
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Ｆｅからなり、熱間鍛造後の組織の主体がマルテンサイ
ト又はベイナイト或いはマルテンサイトとベイナイトの
混合組織であることを特徴とするものである。 また、高強度非調質鋼の製造方法に係る本発明は、上記
化学成分を有する鋼につき、９００〜１３００℃の温度
で熱間鍛造を行った後、冷却することにより、組織の主
体をマルテンサイト又はベイナイト或いはマルテンサイ
トとベイナイトの混合組織とす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、本発明における化学成分の限定理由を説明する。 Ｃ： Ｃは低Ｃの高強度鋼として必要な強度を確保するために
必要な元素であり、そのためには０．０４％以上を含有
させることが必要である。但し、０．２０％を超えて多
量に含有させると、Ｍｓ点が低下し、セルフテンパーの
効果が減少し、靭性が低下して実用的でなくなる。した
がって、Ｃ量は０．０４〜０．２０％の範囲とする。 Ｓｉ： ＳＬは溶製時の脱酸効果のほか、基地の強化に有効な元
素であり、そのためには０６０２％以上を添加する必要
がある。しかし、１．０％を超えて多量に添加すると被
削性が低下する。したがって、Ｓｉ量は０．０２〜１．
０％の範囲とする。 Ｍｎ： ＭｎはＳｉと同様、溶製時の脱酸効果のほか、基地の強
化に有効な元素であり、そのために１．０％以上を添加
する必要がある。しかし、３．０％を超えて多量に添加
すると介在物が増加し、被削性が低下する。したがって
、Ｍｎ量は１．０〜３．０％の範囲とする。 Ｃｒ： Ｃｒは良好な焼入性を確保するために必要な元素であり
、更には基地を強靭化し、耐摩耗性及び耐食性の向上に
有効な元素である。そのためには０．５％以上を添加す
る必要があるが、３．０％を超えて多量に添加すると靭
性が低下する。したがって、Ｃｒ量は０．５〜３．０％
の範囲とする。 ＭＯ： Ｍｏは良好な焼入性を確保するために必要な元素であり
、更には基地を強靭化し、耐摩耗性の向上に有効な元素
である。そのためには０．０５％以上を添加する必要が
あるが、１．０％を超えて多量に添加すると靭性が低下
する。したがって、Ｍｏ量は０．０５〜１．０％の範囲
とする。 Ｎｂ： Ｎｂの添加は、Ｎｂが高温までオーステナイト中へ固溶
せず、結晶粒成長を抑制して微細な組織を得ることがで
きるので、高い靭性が得られる。しかし、０．０１％未
満ではそのような効果が得られないので、０．０１％以
上を添加する必要があるが、Ｎｂは高価な元素であるの
で０．２％以下とする。 Ｔｉ： Ｔｉは窒素をオーステナイト中で固定し、Ｂ添加による
焼入性を高めるために添加する必要がある。しかし、０
．０１％未満ではその効果が得られず、一方、０．０５
％を超えて多すぎると巨大な窒化物や炭化物が生じ、靭
性を低下する。したがって、Ｔｉ量は０．０１〜０．０
５％の範囲とする。 Ｂ： Ｂは亜供析鋼において焼入性を向上させるのに効果のあ
る元素である。特にオーステナイト粒径が小さいときの
焼入性を向上させる効果が大きく。 その最大効果の得られる成分範囲が０．０００３〜０．
００５％であることが判明した。したがって、Ｂ量は０
．０００３〜０．００５％の範囲とする。 本発明鋼は、以上の元素を必須成分とするが、以下に説
明するように、更に必要に応じて、（１）Ｎｉを添加し
、（２）或いはＳ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｓｅ、Ｔｅ及びＢｉの
うちの１種又は２種以上を添加することができる。勿論
、これらの（１）と（２）を複合添加することもできる
。 Ｎｉ： Ｎｉは基地を強靭化すると共に焼入性を向上させるが、
３．０％を超えて多量に添加すると被剛性が低下するの
で、添加するときのＮｉ量は３．０％以下とする。 Ｓ、Ｐｂ％Ｃａ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂｉ： 本発明鋼の使用用途を考慮すると被削性は重要な因子で
あり、Ｓ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｓｓ、Ｔａ及びＢｉはいずれも
被削性を向上させるのに有効な元素である。しかし、多
すぎると熱間加工性を低下させ。 かつ、靭性を低下させるので、これらの元素を添加すル
トキハ、Ｓｉ２０．１５％Ｄ下、Ｐｂは０．３％以下、
Ｃａは０．０１％以下、Ｓｓは０．３％以下。 Ｔｅは０．３％以下、Ｂｉは０．２％以下とする。もっ
とも、Ｓを添加するときは１通常の不純物量を超えて上
記限度内で添加することは云うまでもない。 なお、本発明鋼には製造上、Ｐ等々の不可避的不純物が
随伴され得るが、それらは本発明の効果を損わない限度
で許容される。 以上の化学成分を有する本発明鋼は、従来と同様の製造
工程により熱間鍛造品の製造に供される。 但し、熱間鍛造は、通常、９００〜１３００℃の温度に
加熱して行い、熱間鍛造後、大気中で、或いは油、水又
は適当な冷媒を用いて適当な冷却速度（強冷、徐冷）で
冷却を行うことにより、組織の主体がマルテンサイト又
はベイナイト或いは両者の混合組織であって、殆ど或い
は全く初析フェ ″ライトを含まず、靭性の劣化を招く
ことなく高強度の熱間鍛造品を製造することができる。 鍛造温度が９００℃未満では組織が完全に均一なオース
テナイトにならず、また１３００℃を超えて加熱すると
熱間脆性を生じ、鍛造の際に割れが発生する原因となる
。従来の熱間鍛造用の調質鋼や非調質鋼は引張強さがせ
いぜい９０ｋｇｆ／＋ｕ＋”程度であるのに対し、本発
明鋼はｌ ＯＯｋｇｆ／ｓ＋■２以上の高強度を有し、
しかも従来の調質鋼と同等乃至より優れた靭性を有し、
優れた強度−靭性バランスを具備することが可能である
。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第１表に示す化学成分（ｗｔ％）を有する各種の鋼を常
法により溶解、鋳造し、圧延により鍛造用素材を製造し
た。なお、第１表中の従来鋼のうち、供試鋼Ｖは熱間鍛
造後焼入焼もどし処理を施して使用されている調質鋼で
あり、供試鋼Ｗは熱間鍛造用として使用されている非調
質鋼である。 次いで、この鍛造用素材を熱間鍛造により６０１履φの
丸棒の形状或いは断面４０ｍｒａ”Ｘ ７０ｍｍ’（７
）板状にした。その後、これらの材料を用いて、第２表
に示す処理条件にて加熱後冷却し、或いは加熱後熱間加
工を行い冷却し、試料とした。 各試料の機械的性質を調べるために、室温において引張
試験、硬さ測定並びにシャルピー衝撃試験を行った。そ
の結果を第２表乃至第４表に示す。 なお、引張試験にはＪＩＳ４号り型引張試験片を用い、
シャルピー衝撃試験にはＪＩＳａ号フルサイズ試験片を
用いた。 第２表乃至第４表に示すとおり、本発明鋼の場合、加熱
後空冷のみの材料は、いずれの比較鋼に比べても、靭性
を劣化させることなしに高強度を有しており、また加熱
後水冷した材料の強度は格段に増加している。更に、熱
間加工後冷却を行った材料においても、高強度が得られ
ている。 以上の結果を明確に示すため、本発明鋼の一部（供試鋼
Ａ、Ｂ、Ｃ）と各比較鋼の強度−靭性バランスを第１図
に示す、同図から明らかなとおり、本発明鋼は比較鋼に
比べて強度−靭性バランスが優れている。すなわち、本
発明鋼は、比較鋼に比べ、靭性を劣化させずに高強度化
が可能であり、かつ、非調質でこれを製造することがで
きる。これは、前述のとおり、Ｃ量を低減し、更に焼入
性を高めるＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｂ等を添加することによ
って組織の主体をマルテンサイト又はベイナイト或いは
これらの混合組織としたことによるものである。なお、
本発明鋼の上記処理後のミクロ組織は、すべてマルテン
サイト及びベイナイトを主体とした組織となっていた。 また、適量のＳ、Ｃａ、Ｐｂ、Ｓｓ、Ｔｅ又はＢｉを添
加した本発明鋼は、高強度及び高靭性に悪影響を及ぼす
ことなく良好な被剛性を有することを切削試験により確
認した。
（発明の効果）
以上詳述したように、本発明に係る非調質鋼は、低Ｃに
てＣｒ、Ｍｏと共にＮｂ、Ｔｉ、Ｂ等の元素を適量添加
して化学成分を調整して、鍛造後の組織の主体を低Ｃの
マルテンサイト又はベイナイト或いはこれらの混合組織
としたので、従来の調質鋼及び非調質鋼よりも靭性を劣
化させることなく高強度が得られ、強度−靭性バランス
の優れた非調質鋼を得ることができる。更に、非調質鋼
であるため、調質鋼に比べて焼入−焼もどしの調質処理
を省略でき、生産性の向上並びに低コスト化の効果が顕
著であり、高強度が得られることからも、本発明鋼は自
動車、産業機械などで高強度が要求される各種部品の材
料としての利用価値は極めて大きい。
てＣｒ、Ｍｏと共にＮｂ、Ｔｉ、Ｂ等の元素を適量添加
して化学成分を調整して、鍛造後の組織の主体を低Ｃの
マルテンサイト又はベイナイト或いはこれらの混合組織
としたので、従来の調質鋼及び非調質鋼よりも靭性を劣
化させることなく高強度が得られ、強度−靭性バランス
の優れた非調質鋼を得ることができる。更に、非調質鋼
であるため、調質鋼に比べて焼入−焼もどしの調質処理
を省略でき、生産性の向上並びに低コスト化の効果が顕
著であり、高強度が得られることからも、本発明鋼は自
動車、産業機械などで高強度が要求される各種部品の材
料としての利用価値は極めて大きい。
第１図は本発明鋼（非調質鋼）及び従来鋼（調質鋼、非
調質鋼）における引張強さとｉ撃値（シャルピー衝撃値
）の関係を示す図である。
調質鋼）における引張強さとｉ撃値（シャルピー衝撃値
）の関係を示す図である。
Claims (5)
- （１）重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．０４〜０．２
０％、Ｓｉ：０．０２〜１．０％、Ｍｎ：１．０〜３．
０％、Ｃｒ：０．５〜３．０％、Ｍｏ：０．０５〜１．
０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％、Ｔｉ：０．０１〜０
．０５％及びＢ：０．０００３〜０．００５％を含有し
、残部が実質的にＦｅからなり、熱間鍛造後の組織の主
体がマルテンサイト又はベイナイト或いはマルテンサイ
トとベイナイトの混合組織であることを特徴とする高強
度非調質鋼。 - （２）Ｃ：０．０４〜０．２０％、Ｓｉ：０．０２〜１
．０％、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｃｒ：０．５〜３．
０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０
．２％、Ｔｉ：０．０１〜０．０５％及びＢ：０．００
０３〜０．００５％を含有し、更にＮｉ≦３．０％を含
有し、残部が実質的にＦｅからなり、熱間鍛造後の組織
の主体がマルテンサイト又はベイナイト或いはマルテン
サイトとベイナイトの混合組織であることを特徴とする
高強度非調質鋼。 - （３）Ｃ：０．０４〜０．２０％、Ｓｉ：０．０２〜１
．０％、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｃｒ：０．５〜３．
０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０
．２％、Ｔｉ：０．０１〜０．０５％及びＢ：０．００
０３〜０．００５％を含有し、更にＳ≦０．１５％、Ｐ
ｂ≦０．３％、Ｃａ≦０．０１％、Ｓｅ≦０．３％、Ｔ
ｅ≦０．３％及びＢｉ≦０．３％のうちの１種又は２種
以上を含有し、残部が実質的にＦｅからなり、熱間鍛造
後の組織の主体がマルテンサイト又はベイナイト或いは
マルテンサイトとベイナイトの混合組織であることを特
徴とする高強度非調質鋼。 - （４）Ｃ：０．０４〜０．２０％、Ｓｉ：０．０２〜１
．０％、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｃｒ：０．５〜３．
０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０
．２％、Ｔｉ：０．０１〜０．０５％及びＢ：０．００
０３〜０．００５％を含有し、更にＮｉ≦３．０％と、
Ｓ≦０．１５％、Ｐｂ≦０．３％、Ｃａ≦０．０１％、
Ｓｅ≦０．３％、Ｔｅ≦０．３％及びＢｉ≦０．３％の
うちの１種又は２種以上とを含有し、残部が実質的にＦ
ｅからなり、熱間鍛造後の組織の主体がマルテンサイト
又はベイナイト或いはマルテンサイトとベイナイトの混
合組織であることを特徴とする高強度非調質鋼。 - （５）Ｃ：０．４〜０．２０％、Ｓｉ：０．０２〜１．
０％、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｃｒ：０．５〜３．０
％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．
２％、Ｔｉ：０．０１〜０．０５％及びＢ：０．０００
３〜０．００５％を含有し、更に必要に応じて、Ｎｉ≦
３．０％、及び／又は、Ｓ≦０．１５％、Ｐｂ≦０．３
％、Ｃａ≦０．０１％、Ｓｅ≦０．３％、Ｔｅ≦０．３
％及びＢｉ≦０．３％のうちの１種又は２種以上を含有
し、残部が実質的にＦｅからなる鋼につき、９００〜１
３００℃で熱間鍛造を行った後、冷却することにより、
組織の主体をマルテンサイト又はベイナイト或いはマル
テンサイトとベイナイトの混合組織とすることを特徴と
する高強度非調質鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28899487A JPH01129953A (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 高強度非調質鋼とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28899487A JPH01129953A (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 高強度非調質鋼とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01129953A true JPH01129953A (ja) | 1989-05-23 |
Family
ID=17737468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28899487A Pending JPH01129953A (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 高強度非調質鋼とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01129953A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020053398A (ko) * | 2000-12-27 | 2002-07-05 | 이계안 | 고강도 베이나이트계 비조질강 |
| KR20030008852A (ko) * | 2001-07-20 | 2003-01-29 | 현대자동차주식회사 | 자동차 샤시부품용 고강도 베이나이트계 비조질강 |
| WO2009057731A1 (ja) | 2007-10-29 | 2009-05-07 | Nippon Steel Corporation | マルテンサイト型熱間鍛造用非調質鋼及び熱間鍛造非調質鋼部品 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5524932A (en) * | 1978-08-08 | 1980-02-22 | Nippon Steel Corp | Manufacture of bainite tough hardening steel |
| JPS5983722A (ja) * | 1982-11-05 | 1984-05-15 | Kawasaki Steel Corp | 低炭素当量非調質高張力鋼板の製造方法 |
| JPS61238941A (ja) * | 1985-04-15 | 1986-10-24 | Kobe Steel Ltd | 熱間鍛造用の非調質棒鋼 |
| JPS61279656A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-10 | Daido Steel Co Ltd | 熱間鍛造用非調質鋼 |
| JPS61284553A (ja) * | 1985-06-12 | 1986-12-15 | Kobe Steel Ltd | 靭性の優れた非調質ボルト等用鋼材 |
| JPS6456821A (en) * | 1987-08-27 | 1989-03-03 | Kobe Steel Ltd | Production of high-toughness, high-fatigue strength, warm-forged, and non-heat treated steel |
-
1987
- 1987-11-16 JP JP28899487A patent/JPH01129953A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5524932A (en) * | 1978-08-08 | 1980-02-22 | Nippon Steel Corp | Manufacture of bainite tough hardening steel |
| JPS5983722A (ja) * | 1982-11-05 | 1984-05-15 | Kawasaki Steel Corp | 低炭素当量非調質高張力鋼板の製造方法 |
| JPS61238941A (ja) * | 1985-04-15 | 1986-10-24 | Kobe Steel Ltd | 熱間鍛造用の非調質棒鋼 |
| JPS61279656A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-10 | Daido Steel Co Ltd | 熱間鍛造用非調質鋼 |
| JPS61284553A (ja) * | 1985-06-12 | 1986-12-15 | Kobe Steel Ltd | 靭性の優れた非調質ボルト等用鋼材 |
| JPS6456821A (en) * | 1987-08-27 | 1989-03-03 | Kobe Steel Ltd | Production of high-toughness, high-fatigue strength, warm-forged, and non-heat treated steel |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020053398A (ko) * | 2000-12-27 | 2002-07-05 | 이계안 | 고강도 베이나이트계 비조질강 |
| KR20030008852A (ko) * | 2001-07-20 | 2003-01-29 | 현대자동차주식회사 | 자동차 샤시부품용 고강도 베이나이트계 비조질강 |
| WO2009057731A1 (ja) | 2007-10-29 | 2009-05-07 | Nippon Steel Corporation | マルテンサイト型熱間鍛造用非調質鋼及び熱間鍛造非調質鋼部品 |
| US9376738B2 (en) | 2007-10-29 | 2016-06-28 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Hot forging use non-heat-treated steel and hot forged non-heat-treated steel part |
| US9487848B2 (en) | 2007-10-29 | 2016-11-08 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Hot forging use non-heat-treated steel and hot forged non-heat-treated steel part |
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