JPH0140901B1 - - Google Patents
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- JPH0140901B1 JPH0140901B1 JP16775081A JP16775081A JPH0140901B1 JP H0140901 B1 JPH0140901 B1 JP H0140901B1 JP 16775081 A JP16775081 A JP 16775081A JP 16775081 A JP16775081 A JP 16775081A JP H0140901 B1 JPH0140901 B1 JP H0140901B1
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
本発明は、非調質で、すなわち熱間加工のまま
焼入れ一焼戻しなどの調質処理を行なわずに、す
ぐれた靭性を有する構造用鋼を製造する方法に関
する。
焼入れ一焼戻しなどの調質処理を行なわずに、す
ぐれた靭性を有する構造用鋼を製造する方法に関
する。
一般に構造用鋼からの製品の製造は、熱間加工
ののち調質をしてから切削加工を施すことによつ
て行なわれているが、調質を行なわないで済めば
コストの低下がはかれるとともに、省エネルギー
の要請にこたえることもできる。 そこでこのような鋼の研究がさかんに試みられ
ており、とくに、ＶやNbなどを添加した鋼を熱
間加工後に冷却する過程でこれらの炭化物や窒化
物がフエライト＋パーライト組織中に析出するこ
とを利用して強化する鋼が開発され、一部実用化
されている。熱間加工として圧延を行なつた場合
は、圧延のままで強化した鋼材をそのまま、ある
いは冷間または温間で塑性加工してから切削して
最終製品とする。また、製造を行なう場合は、圧
延した鋼材を型打鍛造し、硬化した粗材を切削し
て製品とする。 しかしこのようにして得た製品は、通常の調質
処理をへたものにくらべて、その靭性が低いとい
う弱点がある。
ののち調質をしてから切削加工を施すことによつ
て行なわれているが、調質を行なわないで済めば
コストの低下がはかれるとともに、省エネルギー
の要請にこたえることもできる。 そこでこのような鋼の研究がさかんに試みられ
ており、とくに、ＶやNbなどを添加した鋼を熱
間加工後に冷却する過程でこれらの炭化物や窒化
物がフエライト＋パーライト組織中に析出するこ
とを利用して強化する鋼が開発され、一部実用化
されている。熱間加工として圧延を行なつた場合
は、圧延のままで強化した鋼材をそのまま、ある
いは冷間または温間で塑性加工してから切削して
最終製品とする。また、製造を行なう場合は、圧
延した鋼材を型打鍛造し、硬化した粗材を切削し
て製品とする。 しかしこのようにして得た製品は、通常の調質
処理をへたものにくらべて、その靭性が低いとい
う弱点がある。
本発明の目的は、この弱点を克服し、調質鋼に
くらべてそん色のない非調質構造用鋼を製造する
方法を提供することにある。 発明の構成
くらべてそん色のない非調質構造用鋼を製造する
方法を提供することにある。 発明の構成
【問題点を解決するための手段】
本発明の非調質構造用鋼の製造方法は、Ｃ：
0.30〜0.60％、Si：0.10〜2.0％、Mn：0.20〜2.5
％、Ａ：0.005〜0.10％およびＮ：0.005〜0.030
％、ならびにＶ：0.5％以下およびNb：0.5％以下
のいづれか１種または２種を含有し、残余が実質
的にFeからなる鋼合金を、ＮおよびNbの含有量
に応じて、つぎの限度以下の加熱温度および仕上
げ温度において熱間加工を行なうことを特徴とす
る。
0.30〜0.60％、Si：0.10〜2.0％、Mn：0.20〜2.5
％、Ａ：0.005〜0.10％およびＮ：0.005〜0.030
％、ならびにＶ：0.5％以下およびNb：0.5％以下
のいづれか１種または２種を含有し、残余が実質
的にFeからなる鋼合金を、ＮおよびNbの含有量
に応じて、つぎの限度以下の加熱温度および仕上
げ温度において熱間加工を行なうことを特徴とす
る。
【表】
本発明で採用した合金組成における各成分の役
割と、その限定の理由は、つぎのとおりである。 Ｃ：0.30〜0.60％、 必要な強度を確保するため、0.30％以上の存
在が必須である。上限は靭性の観点から定め
た。 Si：0.10〜2.0％、好ましくは0.15〜1.0％ Siは脱酸剤として必要な元素であり、0.10％
以上含有させるが、非調質構造用鋼は、熱間加
工後、機械加工により製品とするのがふつうで
あり、被削性が良好であることが望まれる。従
つて、Siは2.0％以下、好ましくは1.0％までに
止めるべきである。 Mn：0.20〜2.5％、好ましくは0.5〜1.8％ いうまでもなくMnも脱酸剤として作用する
が、非調質鋼においては高い靭性を得る上で重
要である。本発明においても、比較的高含有
量、代表的には1.5％内外を採用する。ただし
被削性の点からは、あまり多量に加えることは
避けたい。 Ａ：0.005〜0.10％、好ましくは0.01〜0.05％ 脱酸作用もあるが、主な役割は結晶粒の微細
化である。Ａもまた被削性に関してはマイナ
スにはたらくので、0.10％以下に限定する。 Ｎ：0.005〜0.30％、好ましくは0.23％までＮの効
果は、ひとつは結晶粒の微細化であり、いまひ
とつはＶまたはNbとの窒化物形成による析出
強化である。これも多量にすぎると靭性を損
う。 Ｖ：0.5％以下、Nb：0.5％以下（併用の場合は合
計で0.5％以下）どちらも窒化物を形成し、析
出強化および結晶粒の微細化に寄与する。ただ
し、鋼材の加工条件に対してはNbの影響が大
きく、高含有量の方が、適切な加工温度の上限
が拡がる。上限は熱間加工性の低下を理由に設
けたが、ＶもNbも高価な材料であるから、添
加効果と経済性との調和において添加量を定め
ればよい。 本発明の実施に当つて、NbおよびＮの含有量
は、目的とする非調質構造用鋼に許されるコスト
と、現場の作業の実際的な要求とを考慮して決定
する。とくにNbは、添加の効果が高い材料であ
るとともに、コストへの影響も大きいという点で
重要である。ここで、現場作業の実際的な要求と
は、加工条件の異なる種々の鋼材を取扱う工場に
おける、均熱炉の使用に伴う待ち時間を最小限に
するという要求である。均熱炉内に保持すべき時
間は、各種鋼材の加工条件に従つて異なるから、
それらを巧みに組み合わせることによつて、待ち
時間が最小となる。各種鋼材のひとつとして本発
明の非調質構造用鋼を取扱う場合、そのNbおよ
びＮの含有量を選択して加熱温度の上限を変える
ことによつて、より有利な組み合わせが実現し、
上記の要求をみたすことができる。 調質、非調質をとわず、鋼材には機械的特性に
関する異方性が、程度の差こそあれ、存在するこ
とは避け難い。本発明の鋼において、とくに靭性
の方向性を低くしたい場合には、Ｓ：0.40％以下
およびTe：0.10％以下を、Te／Ｓ：0.04以上の
割合で含有させることが推奨される。Ｓはもちろ
ん被削性の改善に役立つ元素であるが、ここでは
むしろ、適量のＳとTeとの組み合わせにより、
鋼中の硫化物系介在物の形態をコントロールし、
靭性の異方性を軽減する効果が得られるのであ
る。 ＳおよびTeの上限値は、主として熱間加工性
にもとづいて定めた。 そのほか本発明の鋼においては、所望の特性や
用途に応じて、さまざまな効果を期待して下記の
諸元素を特定の範囲内で添加するとよい。 ・ 結晶粒度をさらに微細化したいとき…Ti：
0.5％以下、Ta：0.5％以下、またはZr：0.5％
以下 ・ 耐候性を高めたいとき…Cu：2.0％以下 ・ 被削性の一層の向上を望むとき…Pb：0.4％
以下、Bi：0.4％以下、Se：0.4％以下、Ca：
0.01％以下 ・ 疲労強度を改善したいとき…０：0.0030％以
下 ・ 強度の増大をはかるとき…Cr：５％以下、
Ni：５％以下、Mo：３％以下 本発明の鋼は、前記したように、旧オーステナ
イト結晶粒の大きさが平均結晶粒度番号５以上の
細粒組織であるという点が、大きな特徴である。
いうまでもなく、「旧オーステナイト」結晶粒と
は、熱間加工後常温まで冷却されて生成したフエ
ライトーパーライト系の組織のフエライト粒が、
高温の状態では存在していたオーステナイト結晶
粒界をくまどるように存在し、以前の結晶粒の大
きさを示すものを意味する。この測定は、JIS
GO551に定める徐冷法に従つて行なう。従来の
非調質鋼の組織が一般に結晶粒度番号２〜３であ
ることを考慮すると、本発明でえらんだ組織は、
きわめて特異なものである。 熱間加工のままで高い靭性を有する構造用鋼を
得るには、前記の組成の鋼合金を熱間加工して冷
却する際の加工条件を、所定の結晶粒度番号にな
るようにえらばなければならない。ＮおよびNb
の含有量の大小に応じて、良好な結果を与える熱
間加工の加熱温度および仕上げ温度の上限界を決
定したのが本発明であつて、その値は前記したと
おりである。 実際の操業条件は、上記限界内で、温度が高い
ほど塑性加工に対する抵抗が低いが、得られる鋼
材の靭性に関する限りは比較的低温が好ましい。
これもまた、両者のバランスをはかつて、それぞ
れの場合に応じて選択すべきことになる。
割と、その限定の理由は、つぎのとおりである。 Ｃ：0.30〜0.60％、 必要な強度を確保するため、0.30％以上の存
在が必須である。上限は靭性の観点から定め
た。 Si：0.10〜2.0％、好ましくは0.15〜1.0％ Siは脱酸剤として必要な元素であり、0.10％
以上含有させるが、非調質構造用鋼は、熱間加
工後、機械加工により製品とするのがふつうで
あり、被削性が良好であることが望まれる。従
つて、Siは2.0％以下、好ましくは1.0％までに
止めるべきである。 Mn：0.20〜2.5％、好ましくは0.5〜1.8％ いうまでもなくMnも脱酸剤として作用する
が、非調質鋼においては高い靭性を得る上で重
要である。本発明においても、比較的高含有
量、代表的には1.5％内外を採用する。ただし
被削性の点からは、あまり多量に加えることは
避けたい。 Ａ：0.005〜0.10％、好ましくは0.01〜0.05％ 脱酸作用もあるが、主な役割は結晶粒の微細
化である。Ａもまた被削性に関してはマイナ
スにはたらくので、0.10％以下に限定する。 Ｎ：0.005〜0.30％、好ましくは0.23％までＮの効
果は、ひとつは結晶粒の微細化であり、いまひ
とつはＶまたはNbとの窒化物形成による析出
強化である。これも多量にすぎると靭性を損
う。 Ｖ：0.5％以下、Nb：0.5％以下（併用の場合は合
計で0.5％以下）どちらも窒化物を形成し、析
出強化および結晶粒の微細化に寄与する。ただ
し、鋼材の加工条件に対してはNbの影響が大
きく、高含有量の方が、適切な加工温度の上限
が拡がる。上限は熱間加工性の低下を理由に設
けたが、ＶもNbも高価な材料であるから、添
加効果と経済性との調和において添加量を定め
ればよい。 本発明の実施に当つて、NbおよびＮの含有量
は、目的とする非調質構造用鋼に許されるコスト
と、現場の作業の実際的な要求とを考慮して決定
する。とくにNbは、添加の効果が高い材料であ
るとともに、コストへの影響も大きいという点で
重要である。ここで、現場作業の実際的な要求と
は、加工条件の異なる種々の鋼材を取扱う工場に
おける、均熱炉の使用に伴う待ち時間を最小限に
するという要求である。均熱炉内に保持すべき時
間は、各種鋼材の加工条件に従つて異なるから、
それらを巧みに組み合わせることによつて、待ち
時間が最小となる。各種鋼材のひとつとして本発
明の非調質構造用鋼を取扱う場合、そのNbおよ
びＮの含有量を選択して加熱温度の上限を変える
ことによつて、より有利な組み合わせが実現し、
上記の要求をみたすことができる。 調質、非調質をとわず、鋼材には機械的特性に
関する異方性が、程度の差こそあれ、存在するこ
とは避け難い。本発明の鋼において、とくに靭性
の方向性を低くしたい場合には、Ｓ：0.40％以下
およびTe：0.10％以下を、Te／Ｓ：0.04以上の
割合で含有させることが推奨される。Ｓはもちろ
ん被削性の改善に役立つ元素であるが、ここでは
むしろ、適量のＳとTeとの組み合わせにより、
鋼中の硫化物系介在物の形態をコントロールし、
靭性の異方性を軽減する効果が得られるのであ
る。 ＳおよびTeの上限値は、主として熱間加工性
にもとづいて定めた。 そのほか本発明の鋼においては、所望の特性や
用途に応じて、さまざまな効果を期待して下記の
諸元素を特定の範囲内で添加するとよい。 ・ 結晶粒度をさらに微細化したいとき…Ti：
0.5％以下、Ta：0.5％以下、またはZr：0.5％
以下 ・ 耐候性を高めたいとき…Cu：2.0％以下 ・ 被削性の一層の向上を望むとき…Pb：0.4％
以下、Bi：0.4％以下、Se：0.4％以下、Ca：
0.01％以下 ・ 疲労強度を改善したいとき…０：0.0030％以
下 ・ 強度の増大をはかるとき…Cr：５％以下、
Ni：５％以下、Mo：３％以下 本発明の鋼は、前記したように、旧オーステナ
イト結晶粒の大きさが平均結晶粒度番号５以上の
細粒組織であるという点が、大きな特徴である。
いうまでもなく、「旧オーステナイト」結晶粒と
は、熱間加工後常温まで冷却されて生成したフエ
ライトーパーライト系の組織のフエライト粒が、
高温の状態では存在していたオーステナイト結晶
粒界をくまどるように存在し、以前の結晶粒の大
きさを示すものを意味する。この測定は、JIS
GO551に定める徐冷法に従つて行なう。従来の
非調質鋼の組織が一般に結晶粒度番号２〜３であ
ることを考慮すると、本発明でえらんだ組織は、
きわめて特異なものである。 熱間加工のままで高い靭性を有する構造用鋼を
得るには、前記の組成の鋼合金を熱間加工して冷
却する際の加工条件を、所定の結晶粒度番号にな
るようにえらばなければならない。ＮおよびNb
の含有量の大小に応じて、良好な結果を与える熱
間加工の加熱温度および仕上げ温度の上限界を決
定したのが本発明であつて、その値は前記したと
おりである。 実際の操業条件は、上記限界内で、温度が高い
ほど塑性加工に対する抵抗が低いが、得られる鋼
材の靭性に関する限りは比較的低温が好ましい。
これもまた、両者のバランスをはかつて、それぞ
れの場合に応じて選択すべきことになる。
第１表に示す合金組成の鋼を2tonアーク炉で溶
解し鋳造した。（No.*は比較鋼）
解し鋳造した。（No.*は比較鋼）
【表】
インゴツトを圧延して100mm角のビレツトをつ
くり、加熱温度と仕上げ温度とを下に示す条件に
設定して鍛造し、断面20mm×60mmの素材とした。
比較材は、鍛造後さらに、850度・油冷−600℃・
空冷の条件で焼入れ−焼戻し処理をした。
くり、加熱温度と仕上げ温度とを下に示す条件に
設定して鍛造し、断面20mm×60mmの素材とした。
比較材は、鍛造後さらに、850度・油冷−600℃・
空冷の条件で焼入れ−焼戻し処理をした。
【表】
上記のようにして得た素材について、種々試験
した結果を第２表に示す。表中、番号に＊印を付
したものは比較例、無印が本発明の実施例であ
る。「−」は未測定を意味する。 シヤルピー衝撃値はJIS ３号試験片を用い、室
温で測定したものである。 第２表のデータから、本発明に従う合金組成お
よび加工処理条件の組み合わせが所定の大きさの
旧オーステナイト結晶粒度をもたらすこと、そし
てその条件をみたした鋼材が、硬さ、靭性および
靭性の方向性に関して、調質を行なつた在来品に
そん色のない値を示すことがわかり、さらに、適
量のＳおよびTeを含有する場合には靭性の方向
性が著しく改善されることが裏付けられる。
した結果を第２表に示す。表中、番号に＊印を付
したものは比較例、無印が本発明の実施例であ
る。「−」は未測定を意味する。 シヤルピー衝撃値はJIS ３号試験片を用い、室
温で測定したものである。 第２表のデータから、本発明に従う合金組成お
よび加工処理条件の組み合わせが所定の大きさの
旧オーステナイト結晶粒度をもたらすこと、そし
てその条件をみたした鋼材が、硬さ、靭性および
靭性の方向性に関して、調質を行なつた在来品に
そん色のない値を示すことがわかり、さらに、適
量のＳおよびTeを含有する場合には靭性の方向
性が著しく改善されることが裏付けられる。
【表】
発明の効果
本発明によれば、産業機械や自動車などの製造
に広く使われている構造用鋼において、熱間加工
のままで高い強度と靭性をもつた鋼が得られる。
従つて、これまで焼入れ、焼戻しの調質処理を必
要としていた各種機械部品、たとえばクランクシ
ヤフト、コネクテイングロツド、アクスルシヤフ
ト、スピンドル、ステアリングラツクなどの製造
に当つて、熱処理工程を省略することができ、生
産性は大いに高まる。この利益は大量生産品にお
いて一層顕著である。
に広く使われている構造用鋼において、熱間加工
のままで高い強度と靭性をもつた鋼が得られる。
従つて、これまで焼入れ、焼戻しの調質処理を必
要としていた各種機械部品、たとえばクランクシ
ヤフト、コネクテイングロツド、アクスルシヤフ
ト、スピンドル、ステアリングラツクなどの製造
に当つて、熱処理工程を省略することができ、生
産性は大いに高まる。この利益は大量生産品にお
いて一層顕著である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｃ：0.30〜0.60％、Si：0.10〜2.0％、Mn：
0.20〜2.5％、Ａ：0.005〜0.10％およびＮ：
0.005〜0.030％、ならびにＶ：0.5％以下および
Nb：0.5％以下のいづれか１種または２種を含有
し、残余が実質的にFeからなる鋼合金を、Ｎお
よびNbの含有量に応じて、つぎの限度以下の加
熱温度および仕上げ温度において熱間加工を行な
うことを特徴とする非調質構造用鋼の製造方法。 【表】
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16775081A JPS5871354A (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | 非調質構造用鋼およびその製造方法 |
| JP15112386A JPS6296653A (ja) | 1981-10-20 | 1986-06-27 | 非調質構造用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16775081A JPS5871354A (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | 非調質構造用鋼およびその製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15112386A Division JPS6296653A (ja) | 1981-10-20 | 1986-06-27 | 非調質構造用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5871354A JPS5871354A (ja) | 1983-04-28 |
| JPH0140901B1 true JPH0140901B1 (ja) | 1989-09-01 |
Family
ID=15855402
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16775081A Pending JPS5871354A (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | 非調質構造用鋼およびその製造方法 |
| JP15112386A Granted JPS6296653A (ja) | 1981-10-20 | 1986-06-27 | 非調質構造用鋼 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15112386A Granted JPS6296653A (ja) | 1981-10-20 | 1986-06-27 | 非調質構造用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS5871354A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4895700A (en) * | 1988-03-10 | 1990-01-23 | Dana Corporation | Low grade material axle shaft |
| JPH01290751A (ja) * | 1988-05-19 | 1989-11-22 | Topy Ind Ltd | 高強度非調質棒鋼 |
| JPH0796695B2 (ja) * | 1988-08-10 | 1995-10-18 | 新日本製鐵株式会社 | 中炭素強靭鋼 |
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