JPH02166258A - 耐遅れ破壊性に優れた機械構造用鋼 - Google Patents
耐遅れ破壊性に優れた機械構造用鋼Info
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- JPH02166258A JPH02166258A JP32286688A JP32286688A JPH02166258A JP H02166258 A JPH02166258 A JP H02166258A JP 32286688 A JP32286688 A JP 32286688A JP 32286688 A JP32286688 A JP 32286688A JP H02166258 A JPH02166258 A JP H02166258A
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、125 kgf/u以」二の引張り強さを
有し、且つ、耐遅れ破壊性に優れた高張力ボルトやPC
鋼棒、更に大型機械用の高張力鋼板などの機械構造用鋼
に関する。
有し、且つ、耐遅れ破壊性に優れた高張力ボルトやPC
鋼棒、更に大型機械用の高張力鋼板などの機械構造用鋼
に関する。
近年、特に構造物の大型化、自動車やトラック、土木機
械等の軽量化に伴い引張り強さが125+tgf/d以
」二の機械構造用鋼、特に高張力ボルトやPC鋼棒の開
発か要求されてきている。
械等の軽量化に伴い引張り強さが125+tgf/d以
」二の機械構造用鋼、特に高張力ボルトやPC鋼棒の開
発か要求されてきている。
従来、一般に1. OOkgf/m以上の引張り強さを
有する機械構造用強靭鋼は、例えば、0.35%C1)
.0%Cr10.2%MOの組成を存する。1ISG4
105に規定されたSCM435の低合金鋼や、0.3
1’%C1,0,8%Cr51.8%N +’% ’0
.2%M。
有する機械構造用強靭鋼は、例えば、0.35%C1)
.0%Cr10.2%MOの組成を存する。1ISG4
105に規定されたSCM435の低合金鋼や、0.3
1’%C1,0,8%Cr51.8%N +’% ’0
.2%M。
の組成を有する JIS G 4103 に規定
されたSNCM431の低合金鋼や、更に0.2%C1
0,8%Cr、0.002%B の組成を有するボロン
鋼などの熱間圧延材に焼入れ焼戻し処理を施すことによ
って製造されている。
されたSNCM431の低合金鋼や、更に0.2%C1
0,8%Cr、0.002%B の組成を有するボロン
鋼などの熱間圧延材に焼入れ焼戻し処理を施すことによ
って製造されている。
しかし、これらの機械構造用鋼を実用に供した場合、1
25kgf/−以上の引張り強さを有するものにおいて
は、使用中に遅れ破壊を生じる場合があることから、高
張力ボルトやPC鋼捧をはじめとして自動車や土木機械
の重要保安部品としては品質の安定性に欠けるという問
題があった。
25kgf/−以上の引張り強さを有するものにおいて
は、使用中に遅れ破壊を生じる場合があることから、高
張力ボルトやPC鋼捧をはじめとして自動車や土木機械
の重要保安部品としては品質の安定性に欠けるという問
題があった。
なお、遅れ破壊とは、静荷重下におかれた鋼がある時間
経過後に突然脆性的に破断する現象であり、外部環境か
ら鋼中に侵入した水素による一種の水素脆性とされてい
る。
経過後に突然脆性的に破断する現象であり、外部環境か
ら鋼中に侵入した水素による一種の水素脆性とされてい
る。
このようなことから上記の機械構造用鋼においては、実
用上その強度レベルが引張り強さで125kgfl−以
下に制限されているのが現状であり、例えば高力ボルト
に関しては、JIS B 1)86(1979)の
「摩擦接合用高力六角ボルト、六角ナツト、平座金セッ
ト」においてF8Tl張り強さ=80〜100kgf/
w )、FIOT (同100〜120 kgf/i
) 、及びFIIT(同1)0〜l 30 bgf/w
Z )の3種に規定され、しかもFllTについては、
なるべく使用しないことと注意事項が(=1されている
。
用上その強度レベルが引張り強さで125kgfl−以
下に制限されているのが現状であり、例えば高力ボルト
に関しては、JIS B 1)86(1979)の
「摩擦接合用高力六角ボルト、六角ナツト、平座金セッ
ト」においてF8Tl張り強さ=80〜100kgf/
w )、FIOT (同100〜120 kgf/i
) 、及びFIIT(同1)0〜l 30 bgf/w
Z )の3種に規定され、しかもFllTについては、
なるべく使用しないことと注意事項が(=1されている
。
また、土木建設機械用として耐摩耗性の要求される鋼板
におい□ても、引張り強さが125 kgf/mを超え
るものでは使用中の遅れ破壊が問題とされている。
におい□ても、引張り強さが125 kgf/mを超え
るものでは使用中の遅れ破壊が問題とされている。
これに対して、上記の通常の低合金鋼より耐遅れ破壊性
の優れた鋼として、例えば18%Ni57.5%C01
5%Mo10.5%Ti、0.1%A、1.の組成を有
する18%N+マルエージング鋼があり、この鋼は、引
張り強さが150kgf/−程度のものまで遅れ破壊の
発生の恐れなく使用できるが、きわめて高価な鋼である
ため、経済性の点で一部のきわめて限られた用途にしか
実用化されておらず、機械構造用として広く使用される
に至っていない。
の優れた鋼として、例えば18%Ni57.5%C01
5%Mo10.5%Ti、0.1%A、1.の組成を有
する18%N+マルエージング鋼があり、この鋼は、引
張り強さが150kgf/−程度のものまで遅れ破壊の
発生の恐れなく使用できるが、きわめて高価な鋼である
ため、経済性の点で一部のきわめて限られた用途にしか
実用化されておらず、機械構造用として広く使用される
に至っていない。
これに対して、経済的であり、高強度且つ耐遅れ破壊性
に優れた構造用鋼として、例えば特開昭58−6121
9号、特開昭513−84960号、特開昭58−1)
3317号、特開昭58−1)7856号、特開昭58
−157’921号及び特開昭81−1)7248号や
特開昭61−130456号等の各公報に各種成分の高
強度鋼及びそれらの製造法が提案されている。
に優れた構造用鋼として、例えば特開昭58−6121
9号、特開昭513−84960号、特開昭58−1)
3317号、特開昭58−1)7856号、特開昭58
−157’921号及び特開昭81−1)7248号や
特開昭61−130456号等の各公報に各種成分の高
強度鋼及びそれらの製造法が提案されている。
しかしながら、これらの125kgf/−を超える引張
り強さを有する鋼でも、例えば橋梁用高張力ボルトに使
用できるほど完全に遅れ破壊の発生する危険を払底でき
るものではなく、更にこれらの鋼では、冷間での成型時
に断面減少率で60%以上、就中70%以上の強加工が
加わった部位では、次の焼入れ処理時にオーステナイト
粒が粗大化して十分な耐遅れ破壊性を発揮できない場合
があるため、それらの適用範囲は確定できるものでもな
いしまた十分なものでもない。
り強さを有する鋼でも、例えば橋梁用高張力ボルトに使
用できるほど完全に遅れ破壊の発生する危険を払底でき
るものではなく、更にこれらの鋼では、冷間での成型時
に断面減少率で60%以上、就中70%以上の強加工が
加わった部位では、次の焼入れ処理時にオーステナイト
粒が粗大化して十分な耐遅れ破壊性を発揮できない場合
があるため、それらの適用範囲は確定できるものでもな
いしまた十分なものでもない。
この発明は上記した産業界の要求に答えるべく125
’kgf/−以上の引張り強さを有し、且つ耐遅れ破壊
性に優れた機械構造用鋼を提供することを目的とするも
ので、例えば橋梁用高張力ボルト等と異なり、定期的な
補修或は取替えを前提とし、一定期間、例えば5000
時間以内の遅れ破壊の発生の恐れのない125 kgf
/wr以上の引張り強さを有する機械構造用鋼を提供す
ることを目的とする。このような用途としては、各種構
造物用高張力鋼、自動車、土木機械、産業機械用のボル
ト用鋼及び高張力鋼板があり、これらにこの発明鋼を使
用することによって上記した産業界の要求に答えること
が可能である。
’kgf/−以上の引張り強さを有し、且つ耐遅れ破壊
性に優れた機械構造用鋼を提供することを目的とするも
ので、例えば橋梁用高張力ボルト等と異なり、定期的な
補修或は取替えを前提とし、一定期間、例えば5000
時間以内の遅れ破壊の発生の恐れのない125 kgf
/wr以上の引張り強さを有する機械構造用鋼を提供す
ることを目的とする。このような用途としては、各種構
造物用高張力鋼、自動車、土木機械、産業機械用のボル
ト用鋼及び高張力鋼板があり、これらにこの発明鋼を使
用することによって上記した産業界の要求に答えること
が可能である。
即ち、この発明は、橋梁用高張力ボルトはどの耐遅れ破
壊性でなくても所定の期間のあいだ遅れ破壊の発生する
危険がなく、従って定期的な補修或は取替えを前提とす
る部品等に好適に使用できる125kgf/−以上の引
張り強さを有する機械構造用鋼を提供することを目的と
する。
壊性でなくても所定の期間のあいだ遅れ破壊の発生する
危険がなく、従って定期的な補修或は取替えを前提とす
る部品等に好適に使用できる125kgf/−以上の引
張り強さを有する機械構造用鋼を提供することを目的と
する。
上記したこの発明の目的を達成するため、本発明者等は
、鋭意実験、研究を重ねた結果、5000時間以上の期
間にわたり遅れ破壊が発生せず、且つ125kgf/−
以上の引張り強さを佇する鋼を得るためには、以下に示
す条件を満足するととが有効であることを知見した。即
ち、 (a)低P1低S化による粒界偏析の軽減及び清浄化、
低Mn化が耐遅れ破壊性の改善に有効であること。
、鋭意実験、研究を重ねた結果、5000時間以上の期
間にわたり遅れ破壊が発生せず、且つ125kgf/−
以上の引張り強さを佇する鋼を得るためには、以下に示
す条件を満足するととが有効であることを知見した。即
ち、 (a)低P1低S化による粒界偏析の軽減及び清浄化、
低Mn化が耐遅れ破壊性の改善に有効であること。
(b)高Si化による水素の拡散能の低下、Nb添加に
よる鋼の細粒化が耐遅れ破壊性の改善にを効であること
。
よる鋼の細粒化が耐遅れ破壊性の改善にを効であること
。
(c)鋼中の炭化物は水素の集積場所となり、従ってこ
の炭化物が針状、棒状等の切欠欠陥形状を呈したり、粗
大に凝集したりする場合には、そこが起点となって遅れ
破壊が発生しやずいが、鋼中にZr を含有させると炭
化物が球状微細に分散して耐遅れ破壊性の著しい改善に
有効であること。
の炭化物が針状、棒状等の切欠欠陥形状を呈したり、粗
大に凝集したりする場合には、そこが起点となって遅れ
破壊が発生しやずいが、鋼中にZr を含有させると炭
化物が球状微細に分散して耐遅れ破壊性の著しい改善に
有効であること。
(d) N量を、Ti やBを含有しない鋼では1.9
3≦Afl/ (N−(Zr/8.52)}≦10なる
式を満足するように、またTi9Bを含有する鋼では 1.93≦AA/ (N −(Zr/a 52) −(
Ti/a 43)−(B10.78) }≦10 なる式を満足するように制限すれば、冷間成型時に断面
減少率で70%以上の強加工を加えても焼入れ処理時に
オーステナイト粒は粗大化せず、優れた耐遅れ破壊性が
得られること。
3≦Afl/ (N−(Zr/8.52)}≦10なる
式を満足するように、またTi9Bを含有する鋼では 1.93≦AA/ (N −(Zr/a 52) −(
Ti/a 43)−(B10.78) }≦10 なる式を満足するように制限すれば、冷間成型時に断面
減少率で70%以上の強加工を加えても焼入れ処理時に
オーステナイト粒は粗大化せず、優れた耐遅れ破壊性が
得られること。
この発明は上記の知見に基づいてなされたものであって
、その要旨とするところは、重量%でC:0.20〜0
.45% Si:0.50超〜zO%Mn:0.5
0%未満 P :O,OL5%以下S:0.
01%以下 Cr : 0.01〜5.0%Z
r : 0.01〜0.15% Nb : 0.0
05〜0.20%AIl:0.005〜0.10%
N :0.035%以下を含有しく以下%は重量%を
示す)、且つ193≦A fl/ (N −(Z r/
6.52) }≦10−==−−−・−(1)なる式を
満足するか、或は更に V :0.01〜0.30% Mo : 0.01
〜0.80%の1種又は2種を含有し且つ前記(1)式
を満足するか、或は前記■、MOの代りに Ti:0.01〜0.10% B :0.0003
〜0.0050%の1種又は2種を含有し且つ 193≦All/ (N −(Z r/6.52) −
(T i/ 3.43)−(B10.78) }≦10
・・・(2)なる式を満足するか、或は v : o、o 1〜0.30% Mo : 0.0
1〜0.80%の1種又は2種及び Ti:0.01〜0.10% B:0.0003〜0
.0050%の1種又は2種を含有し且つ前記(2)式
を満足し、残部は実質的にFe及び不可避的不純物から
なる成分と、焼入れ焼戻し組織からなることを特徴とす
る125kgf/−以上の引張り強さを有する酎遅れ破
壊性に優れた機械構造用鋼にある。
、その要旨とするところは、重量%でC:0.20〜0
.45% Si:0.50超〜zO%Mn:0.5
0%未満 P :O,OL5%以下S:0.
01%以下 Cr : 0.01〜5.0%Z
r : 0.01〜0.15% Nb : 0.0
05〜0.20%AIl:0.005〜0.10%
N :0.035%以下を含有しく以下%は重量%を
示す)、且つ193≦A fl/ (N −(Z r/
6.52) }≦10−==−−−・−(1)なる式を
満足するか、或は更に V :0.01〜0.30% Mo : 0.01
〜0.80%の1種又は2種を含有し且つ前記(1)式
を満足するか、或は前記■、MOの代りに Ti:0.01〜0.10% B :0.0003
〜0.0050%の1種又は2種を含有し且つ 193≦All/ (N −(Z r/6.52) −
(T i/ 3.43)−(B10.78) }≦10
・・・(2)なる式を満足するか、或は v : o、o 1〜0.30% Mo : 0.0
1〜0.80%の1種又は2種及び Ti:0.01〜0.10% B:0.0003〜0
.0050%の1種又は2種を含有し且つ前記(2)式
を満足し、残部は実質的にFe及び不可避的不純物から
なる成分と、焼入れ焼戻し組織からなることを特徴とす
る125kgf/−以上の引張り強さを有する酎遅れ破
壊性に優れた機械構造用鋼にある。
以下に、この発明における鋼の成分組成及び組織の限定
理由について述べる。
理由について述べる。
Cは鋼の焼入性増加、強度増加に加えて細粒化のために
も 有効な成分であるが、その含有量が0.20%未膚
では焼入性の劣化を来たし、また所望の強度を確保する
ことが出来ず、一方、045%を超えて含有させると焼
入時の焼割れ感受性が増大し、また他の合金成分と関連
して靭性劣化を招くことから、その含有量を0.20−
0.4 ’5%と定めた。
も 有効な成分であるが、その含有量が0.20%未膚
では焼入性の劣化を来たし、また所望の強度を確保する
ことが出来ず、一方、045%を超えて含有させると焼
入時の焼割れ感受性が増大し、また他の合金成分と関連
して靭性劣化を招くことから、その含有量を0.20−
0.4 ’5%と定めた。
Si は鋼の脱酸、強度増加の他、、鋼中の水素の拡
散能を低下させて耐遅れ破壊性の向上にも有効な元素で
あるが、その含有量が0.50%以下では特に酎遅れ破
壊性向上に重要な鋼中水素の拡散能低下に所望の効果が
得難く、一方、その含有量が2.0%を超えると靭性の
劣化が著しくなるため、その含有量を0.50%超〜z
O%と定めた。
散能を低下させて耐遅れ破壊性の向上にも有効な元素で
あるが、その含有量が0.50%以下では特に酎遅れ破
壊性向上に重要な鋼中水素の拡散能低下に所望の効果が
得難く、一方、その含有量が2.0%を超えると靭性の
劣化が著しくなるため、その含有量を0.50%超〜z
O%と定めた。
Mn は脱酸の他、焼入性向上にを効な元素であるが、
多量に含有させると粒界脆化現象が生じ、遅れ破壊の発
生を促進する。更に、Mn はSと結合して、これが割
れ0起点となることからも、耐遅れ破壊性の改善のため
には極力その含有量を低下させなければならない。従っ
て、耐遅れ破壊性の改善を目的とするこの発明ではMn
の含有量を0.5%未満とした。
多量に含有させると粒界脆化現象が生じ、遅れ破壊の発
生を促進する。更に、Mn はSと結合して、これが割
れ0起点となることからも、耐遅れ破壊性の改善のため
には極力その含有量を低下させなければならない。従っ
て、耐遅れ破壊性の改善を目的とするこの発明ではMn
の含有量を0.5%未満とした。
Pはいかなる熱処理を施してもその粒界偏析を完全に消
滅することはできず、且つ粒界強度を低下させ耐遅れ破
壊性を劣化させるため、その」二限を0.045%とし
た。
滅することはできず、且つ粒界強度を低下させ耐遅れ破
壊性を劣化させるため、その」二限を0.045%とし
た。
Sは上述したようにMnと結合して割れの起点となり、
更に単独でも粒界に偏析して脆化を促進するため、極力
その含有量を低く制限することが必要である。従って、
この発明ではSを0.01%以下とした。
更に単独でも粒界に偏析して脆化を促進するため、極力
その含有量を低く制限することが必要である。従って、
この発明ではSを0.01%以下とした。
Cr は鋼の焼入性を向上させ、且つ鋼に焼戻し軟化抵
抗を付与する作用があるが、その含有量が0.01%未
満では前記作用に所望の効果が得られず、他方、Crは
高価な合金元素であるため経済性を考慮し、その含有量
を0.01〜5.0%と定めた。
抗を付与する作用があるが、その含有量が0.01%未
満では前記作用に所望の効果が得られず、他方、Crは
高価な合金元素であるため経済性を考慮し、その含有量
を0.01〜5.0%と定めた。
Zr はこの発明において重要な元素であって、鋼中に
炭化物を球状微細に分散させて耐遅れ破壊性を著しく改
善する効果を存するが、001%未満ではその効果が小
さく、一方、0.15%を超えて含有させると靭性劣化
をきたすので、その含有量を0.01〜0.15%と定
めた。
炭化物を球状微細に分散させて耐遅れ破壊性を著しく改
善する効果を存するが、001%未満ではその効果が小
さく、一方、0.15%を超えて含有させると靭性劣化
をきたすので、その含有量を0.01〜0.15%と定
めた。
Nbは鋼の強度、靭性の向上と細粒化に対して効果を存
し、特にこの発明鋼のような高Simにおける鋼の粗粒
化を防止して、粗粒化による耐遅れ破壊性の劣化を防止
するのに極めて有効である。
し、特にこの発明鋼のような高Simにおける鋼の粗粒
化を防止して、粗粒化による耐遅れ破壊性の劣化を防止
するのに極めて有効である。
しかしながら、その効果を確保するためには0.005
%以上の添加が必要である。一方、020%を超えて添
加すると、その効果は飽和し、且つコスト的に高(つく
ので、その含有量を0. OO5〜020%と定めた。
%以上の添加が必要である。一方、020%を超えて添
加すると、その効果は飽和し、且つコスト的に高(つく
ので、その含有量を0. OO5〜020%と定めた。
AIl、は鋼の脱酸の安定化、均質化および細粒化を図
るのに有効であるが、0.005%未満では所望の効果
を得ることができず、一方、o、io%を超えて含有さ
せてもその効果は飽和してしまい、また介在物の増大に
より疵が発生し、靭性も劣化するので、その含有量を0
005〜0.10%と定めた。
るのに有効であるが、0.005%未満では所望の効果
を得ることができず、一方、o、io%を超えて含有さ
せてもその効果は飽和してしまい、また介在物の増大に
より疵が発生し、靭性も劣化するので、その含有量を0
005〜0.10%と定めた。
Nもこの発明において重要な元素である。すなわちNは
鋼の細粒化を図り、耐遅れ破壊性を改善するのに有効な
元素であるが、低合金鋼において0、035%を超えて
添加することは難しいため、その含有量を0.035%
以下とした。
鋼の細粒化を図り、耐遅れ破壊性を改善するのに有効な
元素であるが、低合金鋼において0、035%を超えて
添加することは難しいため、その含有量を0.035%
以下とした。
一方、N量に関して、更に前記(1)式あるいは(2)
式を溝足するように定めたのは以下の試験結果によるも
のである。
式を溝足するように定めたのは以下の試験結果によるも
のである。
即ち、本発明者等はC1、SilMn、P、S。
Crs Zr、 Nbs All、VN MO% Ti
及びBの含有量がこの発明の範囲内にあり、N量が0.
035%以下で、A、1./ (N−(Z r/ 8.
52) )又は12/ (N−(Zr/6.52) −
(Ti/3.43) −(B10.78) )が種々の
値を有する鋼を実験室的に溶製し、次いで熱間で圧延を
行ない、更に球状化焼鈍後断面減少率で80%の冷間加
工を施し、これを焼入れ焼戻し処理を行って引張り強さ
130〜14(ltgf/−とした後遅れ破壊特性を試
験した。第3図(a、)は用いた定荷重型の遅れ破壊試
験装置の構成を模式的に示した説明図で、ノツチ部を有
する外径63.φの棒状の試験片(1)を恒温の水(2
)を循環させて25°Cに保持したpH2のワルボール
緩衝液(3)に浸漬し、1600kgf の一定荷重を
かけて200時間経過後の割れ発生の佇無を調べた。試
験片0)のノツチ部は第3図(b)に示すように角度6
0°、深さ1塵簡、みぞ底半径R0,1ml−の形状を
有し、試験片(1)の全周にわたり形成されている。こ
のようなノツチ部を佇する試験片(1)を前記の各焼入
れ焼戻し処理材からそれぞれ5本ずつ切出し、試験に供
した。
及びBの含有量がこの発明の範囲内にあり、N量が0.
035%以下で、A、1./ (N−(Z r/ 8.
52) )又は12/ (N−(Zr/6.52) −
(Ti/3.43) −(B10.78) )が種々の
値を有する鋼を実験室的に溶製し、次いで熱間で圧延を
行ない、更に球状化焼鈍後断面減少率で80%の冷間加
工を施し、これを焼入れ焼戻し処理を行って引張り強さ
130〜14(ltgf/−とした後遅れ破壊特性を試
験した。第3図(a、)は用いた定荷重型の遅れ破壊試
験装置の構成を模式的に示した説明図で、ノツチ部を有
する外径63.φの棒状の試験片(1)を恒温の水(2
)を循環させて25°Cに保持したpH2のワルボール
緩衝液(3)に浸漬し、1600kgf の一定荷重を
かけて200時間経過後の割れ発生の佇無を調べた。試
験片0)のノツチ部は第3図(b)に示すように角度6
0°、深さ1塵簡、みぞ底半径R0,1ml−の形状を
有し、試験片(1)の全周にわたり形成されている。こ
のようなノツチ部を佇する試験片(1)を前記の各焼入
れ焼戻し処理材からそれぞれ5本ずつ切出し、試験に供
した。
上記試験の結果を第1図及び第2図に示す。第1図はT
iやBを含有しない鋼の場合、第2図はTiやBを含有
する鋼の場合で、横軸はいずれもAfl含存量を、縦軸
は第1図においては(N−Zr/ 8.、.52 )を
、第2図ニオイテは(N −(Zr/a52) −=(
Ti/3.43) −(B10.78) )を示す。
また、両図中において、○印は前記試験に供した5本の
試験片のいずれにも割れの発生が認められないことを、
X印は5本の試験片の少なくとも1本に割れの発生が認
められたことを示す。第1図から、AIl(N −(Z
r/ 8.52> )の値が1.93未満又は10を
超えると割れが発生し、また第2図からl!/ (N(
Zr/8.52) −(Ti/3.43) −(B10
.78) )の値が1.93未満又は10を超えると割
れが発生ずることがわかる。
iやBを含有しない鋼の場合、第2図はTiやBを含有
する鋼の場合で、横軸はいずれもAfl含存量を、縦軸
は第1図においては(N−Zr/ 8.、.52 )を
、第2図ニオイテは(N −(Zr/a52) −=(
Ti/3.43) −(B10.78) )を示す。
また、両図中において、○印は前記試験に供した5本の
試験片のいずれにも割れの発生が認められないことを、
X印は5本の試験片の少なくとも1本に割れの発生が認
められたことを示す。第1図から、AIl(N −(Z
r/ 8.52> )の値が1.93未満又は10を
超えると割れが発生し、また第2図からl!/ (N(
Zr/8.52) −(Ti/3.43) −(B10
.78) )の値が1.93未満又は10を超えると割
れが発生ずることがわかる。
従って、N量に関しては、Ti やBを含有しない場合
は前記(1)式を、また、Ti やBを含有する場合
は前記(2:Jを満足するように定めた。
は前記(1)式を、また、Ti やBを含有する場合
は前記(2:Jを満足するように定めた。
■は鋼を細粒化し、更に析出硬化して鋼の強度を向上さ
せる作用があるので、より高い強度が要求される場合に
必要に応じて添加するが、0.01%未満では前記効果
が得られず、一方、0.3%を超えて含有させると添加
効果が飽和してより一層の強度向上効果は得られないこ
とから、その含有量を0.01〜0.30%と定めた。
せる作用があるので、より高い強度が要求される場合に
必要に応じて添加するが、0.01%未満では前記効果
が得られず、一方、0.3%を超えて含有させると添加
効果が飽和してより一層の強度向上効果は得られないこ
とから、その含有量を0.01〜0.30%と定めた。
Mo1Ti及びBには鋼の焼入性を一段と向」ニさせる
作用があるので、特に鋼製品寸法が大きい場合に高強度
を確保する目的で含有させるとよいが、夫々 MoO,
01%未満、 Ti0.01%未満、BO,0003%
未満では、前記作用に所望の効果が得られず、一方、M
Oについては0.8%を超えて含有させてもその効果は
飽和しコストの上昇を招くだけであり、またTiについ
ては0.10%、Bについては0. OO50%を超え
て含有させると鋼の靭性及び耐遅れ破壊性が劣化するよ
うになり、且つ、Tiにおいては切削性も劣化するよう
になる。従って、Mo1Ti及びBについてはその含有
量を夫々MoO,01〜080%、Ti0.01〜01
0%、80.0003〜0.0050%と定めた。
作用があるので、特に鋼製品寸法が大きい場合に高強度
を確保する目的で含有させるとよいが、夫々 MoO,
01%未満、 Ti0.01%未満、BO,0003%
未満では、前記作用に所望の効果が得られず、一方、M
Oについては0.8%を超えて含有させてもその効果は
飽和しコストの上昇を招くだけであり、またTiについ
ては0.10%、Bについては0. OO50%を超え
て含有させると鋼の靭性及び耐遅れ破壊性が劣化するよ
うになり、且つ、Tiにおいては切削性も劣化するよう
になる。従って、Mo1Ti及びBについてはその含有
量を夫々MoO,01〜080%、Ti0.01〜01
0%、80.0003〜0.0050%と定めた。
上記した成分組成を有する鋼であっても、125kgf
/−以上の引張り強さと良好な耐遅れ破壊性とを具備さ
せるには、通常の熱間圧延を行い、圧延後直ちに炉入れ
するか、又は再加熱してから焼入れを行うか、或いは冷
間や温間で成型後頁加熱してから焼入れを施して低温変
態生成物(マルテンサイFやベイナイト)となし、これ
を焼戻しした所謂焼入れ炉戻し組織とすることが必要で
ある。
/−以上の引張り強さと良好な耐遅れ破壊性とを具備さ
せるには、通常の熱間圧延を行い、圧延後直ちに炉入れ
するか、又は再加熱してから焼入れを行うか、或いは冷
間や温間で成型後頁加熱してから焼入れを施して低温変
態生成物(マルテンサイFやベイナイト)となし、これ
を焼戻しした所謂焼入れ炉戻し組織とすることが必要で
ある。
即ち、炉ならし材、焼ならし焼戻し材、圧延のまま材、
圧延材を焼戻ししたものといった高温での変態生成物で
ある高温ベイナイト、フェライト、パーライトを主とす
る組織では、安定して引張り強さで125 kgf/w
i以上の高強度を得難く、耐遅れ破壊性と引張り強さで
125kgf/−以上の高強度を共に得ようとするこの
発明の所期の目的を達成することができない。一方、焼
入れままの鋼は引張り強さは高いが降伏点が低く、機械
構造用鋼として使用される場合に使用中に応力緩和の増
大が生じ、更に焼入れままでは耐遅れ破壊性、靭性、加
工性などが良好でないという問題がある。
圧延材を焼戻ししたものといった高温での変態生成物で
ある高温ベイナイト、フェライト、パーライトを主とす
る組織では、安定して引張り強さで125 kgf/w
i以上の高強度を得難く、耐遅れ破壊性と引張り強さで
125kgf/−以上の高強度を共に得ようとするこの
発明の所期の目的を達成することができない。一方、焼
入れままの鋼は引張り強さは高いが降伏点が低く、機械
構造用鋼として使用される場合に使用中に応力緩和の増
大が生じ、更に焼入れままでは耐遅れ破壊性、靭性、加
工性などが良好でないという問題がある。
従って、鋼に所定の強度と耐遅れ破壊性をf′N+与す
るためには、焼入れ焼戻し処理を行って、鋼の組織を焼
入れ焼戻し組織とする必要がある。
るためには、焼入れ焼戻し処理を行って、鋼の組織を焼
入れ焼戻し組織とする必要がある。
次にこの発明を実施例により比較例と対比しながら説明
する。
する。
実施例1
先ず通常の方法によって第1表に示す成分組成のfi4
(符号A−3)を溶製した。鋼A−Lは、この発明の範
囲内の組成を有しているものであり、鋼M−3は第1表
中本印を付した点で、この発明の範囲から外れた組成の
ものである。
(符号A−3)を溶製した。鋼A−Lは、この発明の範
囲内の組成を有しているものであり、鋼M−3は第1表
中本印を付した点で、この発明の範囲から外れた組成の
ものである。
(以下余白)
これらの溶製した鋼を連続鋳造法、或は造塊法にて鋼片
となした後、1200〜1250℃に加熱後通常の方法
で15mm厚さの鋼板に熱間圧延し、次にこれを920
〜1020°Cの温度から、熱間圧延後直ちに焼入れを
施す直接焼入れ、或は前記の温度領域に再加熱した後焼
入れする再加熱焼入れを行った後、200〜680°C
の温度で焼戻しして、その組織が焼入れ焼戻し組織で、
その引張り強さが125 kgf/i以上となるように
調整してぶれ破壊特性を調査した。
となした後、1200〜1250℃に加熱後通常の方法
で15mm厚さの鋼板に熱間圧延し、次にこれを920
〜1020°Cの温度から、熱間圧延後直ちに焼入れを
施す直接焼入れ、或は前記の温度領域に再加熱した後焼
入れする再加熱焼入れを行った後、200〜680°C
の温度で焼戻しして、その組織が焼入れ焼戻し組織で、
その引張り強さが125 kgf/i以上となるように
調整してぶれ破壊特性を調査した。
その結果を第2表に示した。
なお、遅れ破壊の発生有無の確認は、第4図に示ずくさ
び挿入型の遅れ破壊試験方法によった。
び挿入型の遅れ破壊試験方法によった。
即ち、第4図(a)に示すような形状、月決の試験片の
ノッヂ部 (第4図(b)に示す)に第4図(C)に示
すようなくさびを挿入して静荷重をかけ、これを55°
Cに保持した温水中に入れ、割れの発生時間を求めた。
ノッヂ部 (第4図(b)に示す)に第4図(C)に示
すようなくさびを挿入して静荷重をかけ、これを55°
Cに保持した温水中に入れ、割れの発生時間を求めた。
なお、同図中において、数字はff1)1の単位の長さ
を示す。
を示す。
上記の試験において、耐遅れ破壊性の一つの判断基準を
5000時間としたが、これは3ケ月を機材の定期的な
補修あるいは点検期間と仮定し、その約2倍の誤差を見
積ったからである。試験環境として55°Cの温水中は
、実使用環境の最も厳しい環境に相当する。
5000時間としたが、これは3ケ月を機材の定期的な
補修あるいは点検期間と仮定し、その約2倍の誤差を見
積ったからである。試験環境として55°Cの温水中は
、実使用環境の最も厳しい環境に相当する。
従って、得られた遅れ破壊時間は実使用のうちもっとも
厳しい環境での遅れ破壊発生時間に相当すると考えられ
る。
厳しい環境での遅れ破壊発生時間に相当すると考えられ
る。
第2表より、この発明の鋼は遅れ破壊発生時間が長く、
耐遅れ破壊性に優れていることが明らかである。
耐遅れ破壊性に優れていることが明らかである。
即ち、この発明によると125kgf/−以上の引張り
強さを有し、且つ5000時間以上の期間にわたり遅れ
破壊を発生しない機械構造用鋼を得ることができ、前述
したように定期的補修または取替を前提とし、どの程度
の耐遅れ破壊性が必要であるかが明確な用途の鋼材には
、この発明にょるa械構造用鋼を広範囲に使用できる。
強さを有し、且つ5000時間以上の期間にわたり遅れ
破壊を発生しない機械構造用鋼を得ることができ、前述
したように定期的補修または取替を前提とし、どの程度
の耐遅れ破壊性が必要であるかが明確な用途の鋼材には
、この発明にょるa械構造用鋼を広範囲に使用できる。
(以下余白)
実施例2
適格の方法によって前記第1表に示した成分組成のm<
符号A −1−)及び第3表に示す成分組成の鋼(符号
T−Y)を溶製した。@A−Lは既に述べたようにこの
発明の範囲内の組成を任しているものであり、一方、m
T−Yは第3表中*印を(t した点で、この発明の範
囲から外れた組成のものである。
符号A −1−)及び第3表に示す成分組成の鋼(符号
T−Y)を溶製した。@A−Lは既に述べたようにこの
発明の範囲内の組成を任しているものであり、一方、m
T−Yは第3表中*印を(t した点で、この発明の範
囲から外れた組成のものである。
(以下余白)
これらの鋼を直径17■■の丸棒に熱間圧延した後球状
化焼鈍を行い、その後冷間で加工して直径7I1mの丸
棒としく断面減少率83%)、これを940 ’Cで焼
入れ後種々の温度で焼戻しして、その組織が焼入れ焼戻
し組織で、その引張り強さが125kgf/−以上とな
るように調整して遅れ破壊特性を調査した。
化焼鈍を行い、その後冷間で加工して直径7I1mの丸
棒としく断面減少率83%)、これを940 ’Cで焼
入れ後種々の温度で焼戻しして、その組織が焼入れ焼戻
し組織で、その引張り強さが125kgf/−以上とな
るように調整して遅れ破壊特性を調査した。
その結果を第4表に示す。
なお、遅れ破壊性の確認は前記の定荷重型の遅れ破壊試
験により行った。
験により行った。
即ち、第3図(a)に示したような装置を用いて第3図
(b)に示した試験片(1)を取り付け、25℃に保持
したpH2のワルボール緩衝液(3)に浸漬し、160
0kgfの一定荷重をかけて200時間経過後の割れ発
生の有無を調べた。
(b)に示した試験片(1)を取り付け、25℃に保持
したpH2のワルボール緩衝液(3)に浸漬し、160
0kgfの一定荷重をかけて200時間経過後の割れ発
生の有無を調べた。
第4表に示した結果より、この発明の鋼は5本の試験片
のいずれにも割れの発生は認められず、耐遅れ破壊性に
優れていることが明らかである。
のいずれにも割れの発生は認められず、耐遅れ破壊性に
優れていることが明らかである。
(以下余白)
第 4
表
〔発明の効果〕
上記した如く、この発明は125kgf/−以上の引張
り強さを有し、かつ耐遅れ破壊性に優れた機械構造用鋼
を提供することができる。特にこの発明の機械構造用鋼
は一定期間内での遅れ破壊の発生の恐れがないため、定
期的な補修或は取替えを前提として、例えば各種構造物
用高張力鋼、自動車、土木機械、産業機械用のボルト用
鋼等に好適に使用でき、また、廉価な低合金高強度鋼で
あって、実用的な価値はきわめて大きい。
り強さを有し、かつ耐遅れ破壊性に優れた機械構造用鋼
を提供することができる。特にこの発明の機械構造用鋼
は一定期間内での遅れ破壊の発生の恐れがないため、定
期的な補修或は取替えを前提として、例えば各種構造物
用高張力鋼、自動車、土木機械、産業機械用のボルト用
鋼等に好適に使用でき、また、廉価な低合金高強度鋼で
あって、実用的な価値はきわめて大きい。
第1図は化学組成及び鋼の組織がこの発明の範囲内にあ
る鋼の耐遅れ破壊特性に及ぼすl/ (N(Zr/a2
5))の影響を示す線図、第2図は同じ<Aj2/(N
−(Zr/a52)−(Ti/3.43)−CB10.
78))の影響を示す線図、第3図は実施例で用いた定
荷重型の遅れ破壊試験装置の説明図で、第3図(a)は
全体構成図、第3図(b)は試験片のノツチ部の形状を
示す外観図、第4図は他の実施例における遅れ破壊試験
で用いた試験片及びくさびの形状と寸法を示す説明図で
、第4図(a>は試験片を、第4図(b)は試験片のノ
ツチ部の詳細を、第4図(C)は試験片のノツチ部に挿
入して負荷を加えるためのくさびを示す。なお、第4図
中において、数字は1単位の長さを示す。 1・・・試験片 2・・・水3・・ワルボー
ル緩衝液 (zi軍9 (ど!;’9/’Z ) N (Z1靭 (glダ秒〜へVリ−c゛Vグ八〜
る鋼の耐遅れ破壊特性に及ぼすl/ (N(Zr/a2
5))の影響を示す線図、第2図は同じ<Aj2/(N
−(Zr/a52)−(Ti/3.43)−CB10.
78))の影響を示す線図、第3図は実施例で用いた定
荷重型の遅れ破壊試験装置の説明図で、第3図(a)は
全体構成図、第3図(b)は試験片のノツチ部の形状を
示す外観図、第4図は他の実施例における遅れ破壊試験
で用いた試験片及びくさびの形状と寸法を示す説明図で
、第4図(a>は試験片を、第4図(b)は試験片のノ
ツチ部の詳細を、第4図(C)は試験片のノツチ部に挿
入して負荷を加えるためのくさびを示す。なお、第4図
中において、数字は1単位の長さを示す。 1・・・試験片 2・・・水3・・ワルボー
ル緩衝液 (zi軍9 (ど!;’9/’Z ) N (Z1靭 (glダ秒〜へVリ−c゛Vグ八〜
Claims (3)
- (1)重量%で C:0.20〜0.45%Si:0.50超〜2.0%
Mn:0.50%未満P:0.015%以下S:0.0
1%以下Cr:0.01〜5.0%Zr:0.01〜0
.15%Nb:0.005〜0.20%Al:0.00
5〜0.10%N:0.035%以下を含有し、且つ 1.93≦Al/{N−(Zr/6.52)}≦10な
る式を満足し、残部は実質的にFe及び不可避的不純物
からなる成分と、焼入れ焼戻し組織からなることを特徴
とする125kgf/mm^2以上の引張り強さを有す
る耐遅れ破壊性に優れた機械構造用鋼。 - (2)成分元素として、更に V:0.01〜0.30%Mo:0.01〜0.80%
の1種又は2種を含有する第1項記載の耐遅れ破壊性に
優れた機械構造用鋼。 - (3)成分元素として、更に Ti:0.01〜0.10%B:0.0003〜0.0
050%の1種又は2種を含有し、且つ満たすべき式が
1.93≦Al/{N−(Zr/6.52)−(Ti/
3.43)−(B/0.78)}≦10 である第1項又は第2項記載の耐遅れ破壊性に優れた機
械構造用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32286688A JPH02166258A (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | 耐遅れ破壊性に優れた機械構造用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32286688A JPH02166258A (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | 耐遅れ破壊性に優れた機械構造用鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02166258A true JPH02166258A (ja) | 1990-06-26 |
Family
ID=18148485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32286688A Pending JPH02166258A (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | 耐遅れ破壊性に優れた機械構造用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02166258A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09511282A (ja) * | 1995-01-24 | 1997-11-11 | キャタピラー インコーポレイテッド | 改良された耐破断性と摩耗特性を有する深部硬化ホウ素鋼 |
-
1988
- 1988-12-20 JP JP32286688A patent/JPH02166258A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09511282A (ja) * | 1995-01-24 | 1997-11-11 | キャタピラー インコーポレイテッド | 改良された耐破断性と摩耗特性を有する深部硬化ホウ素鋼 |
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