JPH0222140B2

JPH0222140B2 -

Info

Publication number: JPH0222140B2
Application number: JP14879181A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Koshizuka; Kimio Mine; Tomoo Tanaka
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1981-09-22
Filing date: 1981-09-22
Publication date: 1990-05-17
Also published as: JPS5852458A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、非調質高強度靭性鋼に関し、特に本
発明は、機械構造用の非調質高強度高靭性鋼に関
するものである。自動車、建設機械等の部品として広く用いられ
ている機械構造用炭素鋼、合金鋼は通常、鍛造、
圧延などの熱間加工後、焼ならしあるいは焼入れ
焼もどし処理を行つて使用されている。このよう
な焼ならし、焼入れ焼もどしなどの調質処理は、
結晶粒を微細にし必要な強度靭性を確保するため
に重要である。しかし、最近、省エネルギーの観
点から、これら熱処理工程の省略が可能であれば
工業的利益は大であると考えられる。このような
意味から熱間加工のままで使用することができる
非調質鋼の開発が要望されている。本発明は、上記従来要望されていた熱間加工の
ままで使用することができる非調質高強度靭性鋼
を提供することを目的とするものであり、特許請
求の範囲記載の鋼を提供することによつて前記目
的を達成することができる。すなわち本発明は、
C0.27超え〜0.55％、Si0.14超え〜0.60％、Mn1.2
超え〜2.5％、P0.02％以下、S0.05％以下、
Al0.005〜0.05％、V0.08〜0.15％、N0.002〜0.008
％未満を含み、残部Feと不可避的不純物よりな
り熱間加工のまま使用することを特徴とする非調
質高強度靭性鋼に関するものである。次に本発明を詳細に説明する。焼入れ焼もどし処理は強度が高く微細な組織を
生成させ、さらに炭（窒）化物の微細分散を可能
にし、鋼材に強靭性を付与する処理である。しか
し、熱間加工のまま使用する非調質鋼では、高温
加熱高温仕上による加工後の冷却速度が遅いこと
もあり、組織が粗大であり、強度靭性ともに低い
という欠点があつた。そこで、本発明者らは、こ
のような非調質鋼の欠点を補うべく種々の検討を
行つた。本発明者らは、Ｖの析出硬化およびMnの母相
強化を併せ利用することにより、調質処理材と同
等以上の強度を有し、しかも高靭化を達成するこ
とができることを新規に知見して本発明を完成し
た。ところで、Ｖを添加し、高温から冷却中に析出
する炭（窒）化物の析出硬化を利用し強度上昇を
計る手法はすでに非調質低炭素低合金高張力鋼で
利用されている。母相と、整合性を有した析出物
の微細分散が強度増加と密接に関係することが前
記手法において利用されているのである。しか
し、Ｖを多量に添加すると、強度増加は著しい
が、靭性は逆に劣化するようになる。このような
炭（窒）化物形成元素を中炭素鋼に含有させて非
調質高強度鋼として利用することは引張強度の点
のみについてみると非常に容易なことである。し
かし従来使用されている調質材の代替として上記
非調質材を用いることは靭性と降伏強さが低く、
また降伏比（降伏強さ／引張強さ）も低いという
欠点があるため実用することはできなかつた。本発明者らは比較的多量のＶを添加し、さらに
Mnを添加し、析出硬化に加えて、母相の固溶硬
化により降伏強さの増加を試みた。その結果、第
１図に示すごとく降伏強さの増加とともに、衝撃
値が増加することを見い出した。しかしＶの多量
添加のみでは、衝撃値は強度とともに低減する。
かかる本発明者らの試みにより衝撃値が増加する
理由はMnとＶの多量添加の相互作用によるもの
と考えられる。すなわち、粒内フエライト形成の
促進と微細フエライト＋パーライト組織とするた
め、Mnによる変態点の低下と共にフエライトの
形成を促進するＶの多量添加が必要条件である。本発明の主旨は、強度増加にかかわらず、靭性
の向上が得られる鋼を提供することであり、例え
ば第２図に示すように0.09Vを含有し、Mn量を
変化させてゆくと、1.0％以上で著しい衝撃値の
増加がみられ、1.5％Mn付近で飽和する。2.5％
Mn以上は靭性の劣化が著しい。また、この範囲
であれば、通常使用されるもつともおそい冷却条
件（10℃／min）も0.45％Ｃで降伏強さ50Kgｆ／
mm²以上が得られている。0.45％Ｃの焼入れ焼もど
し処理材（25φ）の降伏強さは50Kgｆ／mm²以上で
あるから、本発明鋼は焼入れ焼もどし処理材の代
替品として十分利用することができることが判
る。本発明は、このような知見をもとに構成された
ものであり、本発明の鋼は熱間加工のまま使用
し、従来の調質処理構造用鋼とほぼ、同等の強度
と靭性を有する鋼である。つぎに本発明鋼の成分組成を限定する理由を説
明する。Ｃは強度とくに表面硬さを得るために0.27％超
えが必要であり、0.55％を超えると硬さが高くな
りすぎ靭性が害されるので、Ｃは0.27超え〜0.55
の範囲内にする必要がある。 Siは製鋼の脱酸剤および強度確保のため必要な
元素であり強度確保上0.14超えの必要があり、一
方0.60％を超えると靭性が劣化するのでSiは0.14
超え〜0.60％の範囲内にする必要がある。 MnはＶとともに本発明の主要元素で靭性向上
のための元素であり、1.2％以下では靭性の著し
い向上が得られず、一方2.5％を超えると靭性が
かえつて劣化するのでMnは1.2超え〜2.5％の範
囲内にする必要がある。Ｐは鋼の材質を脆化させる元素であるので靭性
を確保するためには0.020％以下にする必要があ
り、0.015％以下のときさらによい結果が得られ
る。Ｓは靭性を劣化させるが、一方切削性を向上さ
せる元素であるので機械構造用鋼としてはＳはあ
る程度含有されることが好ましいが、靭性も重視
する点からＳは0.05％以下にする必要がある。 Alは脱酸剤として添加するが、一方Alは鋼中
に金属Alとして残存するとＮ結合してAlNとな
り、結晶粒の微細化あるいは粗大化を左右する作
用を有する元素であり、Alが0.005％より少ない
と前記結晶粒を微細化する作用が少なく、一方
0.05％より多いと逆に結晶粒の粗大化を促進する
のでAlは0.005〜0.05％の範囲内にする必要があ
る。Ｖは強度靭性確保の主要元素であり、0.08％以
下では調質材の代替のための強度確保が困難であ
り、粒内フエライトの形成の度合も少なく靭性の
改善が少ない。また、0.15％を超えると強度増加
が著しく靭性も劣化するのでＶは0.08〜0.15％の
範囲内にする必要がある。ＮはAlと共存し結晶粒を微細化する作用を有
する元素であり、0.0020％より少ないと前記微細
化の作用が少なく、一方0.0080％上になると機械
的特性がかえつて劣化するのでＮは0.0020〜
0.0080％未満の範囲内にする必要がある。次に本発明を実施例について説明する。実施例 1250℃に加熱して圧延により作製した50mm直径
の棒鋼の熱間加工のままの機械的性質と成分組成
を第１表に示す。

【表】

【表】なお同表中に記載の鋼は何れも転炉−連鋳−圧
延の諸工程を経て作製したものである。鋼１〜３は本発明の範囲の鋼であり、鋼７，８
は比較鋼であり鋼９は従来の焼入焼もどし処理を
行つた鋼（50φ）棒鋼）である。本発明鋼１〜３は比較鋼７，８にくらべ強度、
衝撃値ともに高く、強度靭性ともにすぐれている
ことがわかる。また従来鋼９と比較しても十分な性能を有して
いる。以上本発明により従来使用されている調質鋼に
優るとも劣らない高強度で高靭性の非調質鋼を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼の降伏強さと衝撃値との関係を示す
図、第２図はMn含有量と降伏強さ、衝撃値との
関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１ C0.27超え〜0.55％、Si0.14超え〜0.60％、
Mn1.2超え〜2.5％、P0.012％以下、S0.05％以下、
Al0.005〜0.05％、V0.08〜0.15％、N0.002〜0.008
％未満を含み、残部Feと不可避的不純物よりな
り熱間加工のまま使用することを特徴とする非調
質高強度靭性鋼。