JPH0557351B2

JPH0557351B2 -

Info

Publication number: JPH0557351B2
Application number: JP15112386A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Tanaka; Atsuyoshi Kimura; Shozo Abeyama
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1981-10-20
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1993-08-23
Also published as: JPH0140901B1; JPS6296653A; JPS5871354A

Description

【発明の詳細な説明】

発明の目的

【産業上の利用分野】

本発明は、非調質で、すなわち熱間加工のまま
焼入れ−焼戻しなどの調質処理を行なわずに、す
ぐれた靱性を有する構造用鋼に関する。

【従来の技術】

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、鍛造を行なう場合は、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、その靱性が低いとい
う弱点がある。

【発明が解決しようとする問題点】

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】

熱間加工のままですぐれた靱性を有する本発明
の非調質構造用鋼は、Ｃ：0.30〜0.60％、Si：
0.10〜2.0％、Mn：0.20〜2.5％、Al：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、さらに、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
有し、残余が実質的にFeからなる鋼合金を熱間
加工してなり、常温まで冷却した後の組織が、平
均結晶粒度番号５以上の旧オーステナイト結晶粒
を有することを特徴とする。

【作用】

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。上限は靱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靱性を得る上で重要
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。 Al：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。Al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靱性を損う。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。本発明の鋼の最大の特徴は、前記した旧オース
テナイト結晶粒の大きさが平均結晶粒度番号５以
上であるという特異な組織にある。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−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、以然の結晶粒の大きさを示すも
のを意味する。この測定は、JIS Ｇ 0551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。ＳおよびTeは、鋼の靱性の方向性を低くする
ために添加する。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、靱性の異方性を軽減
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。上述のような、熱間加工のままで高い靱性を有
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えらばなければならない。
その条件は、えらんだ組成によつて異なるが、最
も支配的な因子はＮおよびNbの含有量である。いま、これら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
度の上限界を示せば、次のとおりである。

【表】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
材の靱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。

【実施例】

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.Ｆは^*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。

【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
したものは比較例である。「−」は未測定を意味
する。シヤルピー衝撃値はJIS3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、本発明の合金、とくに好
ましい処理条件で加工したものが、所定の大きさ
の旧オーステナイト結晶粒度をもつこと、そして
その条件をみたした鋼材が、硬さ、靱性および靱
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靱性の方向性
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靱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

【特許請求の範囲】

１Ｃ：0.30〜0.60％、Si：0.10〜2.0％、Mn：
0.20〜2.5％、Al：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、
さらに、Ｓ：0.40％以下およびTe：0.10％以下を
Te／Ｓ：0.04以上の割合で含有し、残余が実質
的にFeからなる鋼合金を熱間加工してなり、常
温まで冷却した後の組織がフエライト＋パーライ
トであつて、平均結晶粒度番号５以上の旧オース
テナイト結晶粒を有することを特徴とする非調質
構造用鋼。