JPH07316737A - 空冷型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼 - Google Patents
空冷型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼Info
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- JPH07316737A JPH07316737A JP12818794A JP12818794A JPH07316737A JP H07316737 A JPH07316737 A JP H07316737A JP 12818794 A JP12818794 A JP 12818794A JP 12818794 A JP12818794 A JP 12818794A JP H07316737 A JPH07316737 A JP H07316737A
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 C:0.04〜0.25%,Si:0.01 〜0.50%,Mn:2.00 〜
3.50%,P:0.001 〜0.030%,Cr:0.05〜1.50%,Mo:0.01 〜0.
50%,Al:0.010〜0.100%を含有し、必要に応じて、Nb:0.0
03〜0.050%,Ti:0.003 〜0.030%,V:0.01 〜0.30%,B:0.00
02〜0.0030% からなる群から選んだ少なくとも１つの成
分、および／または、Ｓ：0.10% 以下、Ｐｂ：0.05〜0.
30% 、Ｃａ：0.0010〜0.0100% からなる群から選んだ少
なくとも１つの成分を付加的に含有し、残部がＦｅおよ
び不可避的不純物からなっており、そして熱間鍛造後、
空冷によって３０％以上のマルテンサイトを有する空冷
型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼。望まし
くは、上述した構成の非調質鋼の化学成分組成が、式：
15≦3Cr ＋8Mo ＋4.5Mn ≦16を、更に満たすことからな
る。 【効果】 高価な合金成分の添加量を少なくし、しかも
熱処理を施すことなく、引張強さが８８０Ｎ／ｍｍ2 以
上で、且つシャルピ−衝撃値が２０°Ｃで６０Ｊ／ｃｍ
2 以上である高強度、高靱性が得られ、コストが低減す
る。
3.50%,P:0.001 〜0.030%,Cr:0.05〜1.50%,Mo:0.01 〜0.
50%,Al:0.010〜0.100%を含有し、必要に応じて、Nb:0.0
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分、および／または、Ｓ：0.10% 以下、Ｐｂ：0.05〜0.
30% 、Ｃａ：0.0010〜0.0100% からなる群から選んだ少
なくとも１つの成分を付加的に含有し、残部がＦｅおよ
び不可避的不純物からなっており、そして熱間鍛造後、
空冷によって３０％以上のマルテンサイトを有する空冷
型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼。望まし
くは、上述した構成の非調質鋼の化学成分組成が、式：
15≦3Cr ＋8Mo ＋4.5Mn ≦16を、更に満たすことからな
る。 【効果】 高価な合金成分の添加量を少なくし、しかも
熱処理を施すことなく、引張強さが８８０Ｎ／ｍｍ2 以
上で、且つシャルピ−衝撃値が２０°Ｃで６０Ｊ／ｃｍ
2 以上である高強度、高靱性が得られ、コストが低減す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、強靱性を要求される
機械構造用部品に適用される熱間鍛造用非調質鋼に関す
るものである。
機械構造用部品に適用される熱間鍛造用非調質鋼に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車、および、産業・土木・建設機械
等に使用される機械構造用部品の材料としての棒鋼に
は、一定の強度および靭性が必要とされている。棒鋼に
対するこのような強度および靭性（強靱性という）の付
与は、従来、棒鋼を熱間鍛造後、焼入れおよび焼戻し処
理することにより行われていた。しかしながら、近年、
製造工程の省略により生産原価の低減を図ることを目的
として、熱間鍛造用非調質鋼が開発されている。このよ
うな熱間鍛造用非調質鋼によれば、調質工程を省略する
ことができ、生産原価の低減を図ることができる。
等に使用される機械構造用部品の材料としての棒鋼に
は、一定の強度および靭性が必要とされている。棒鋼に
対するこのような強度および靭性（強靱性という）の付
与は、従来、棒鋼を熱間鍛造後、焼入れおよび焼戻し処
理することにより行われていた。しかしながら、近年、
製造工程の省略により生産原価の低減を図ることを目的
として、熱間鍛造用非調質鋼が開発されている。このよ
うな熱間鍛造用非調質鋼によれば、調質工程を省略する
ことができ、生産原価の低減を図ることができる。
【０００３】従来の熱間鍛造用非調質鋼は、フェライト
・パーライト組織を有する炭素鋼からなっており、例え
ば、特開昭５９−９１２２号公報等に開示されているよ
うに、Ｖの単独添加またはＶ，Ｔｉの複合添加および
Ｃ，Ｍｎ等の合金元素の合理的な使用によって、調質処
理の省略に伴う強度および靭性の低下に対する改善がさ
れている（以下、先行技術という）。
・パーライト組織を有する炭素鋼からなっており、例え
ば、特開昭５９−９１２２号公報等に開示されているよ
うに、Ｖの単独添加またはＶ，Ｔｉの複合添加および
Ｃ，Ｍｎ等の合金元素の合理的な使用によって、調質処
理の省略に伴う強度および靭性の低下に対する改善がさ
れている（以下、先行技術という）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
地球環境保護への対応に伴う自動車の軽量化のための低
燃費化、機械構造用部品に対する熱間鍛造用非調質鋼の
適用の拡大などによって、熱間鍛造用非調質鋼に対し、
従来の非調質鋼の性能領域を超え、例えば、引張強さが
８８０Ｎ／ｍｍ2 以上で、且つシャルピ−衝撃値（ＪＩ
Ｓ３号試験片、以下同じ）が２０°Ｃで６０Ｊ／ｃｍ2
以上の高強靭性が要求されるようになってきた。しか
し、先行技術では、高強度化に伴って靭性が大きく劣化
し、室温におけるシャルピー衝撃値が２０°Ｃで５０Ｊ
／ｃｍ2 程度と低い。従って、先行技術によっては、例
えば引張強さが８８０Ｎ／ｍｍ2 以上の高強度で、且つ
衝撃値が２０°Ｃで６０Ｊ／ｃｍ2 以上の高靭性とを、
共に満足させることが困難である。
地球環境保護への対応に伴う自動車の軽量化のための低
燃費化、機械構造用部品に対する熱間鍛造用非調質鋼の
適用の拡大などによって、熱間鍛造用非調質鋼に対し、
従来の非調質鋼の性能領域を超え、例えば、引張強さが
８８０Ｎ／ｍｍ2 以上で、且つシャルピ−衝撃値（ＪＩ
Ｓ３号試験片、以下同じ）が２０°Ｃで６０Ｊ／ｃｍ2
以上の高強靭性が要求されるようになってきた。しか
し、先行技術では、高強度化に伴って靭性が大きく劣化
し、室温におけるシャルピー衝撃値が２０°Ｃで５０Ｊ
／ｃｍ2 程度と低い。従って、先行技術によっては、例
えば引張強さが８８０Ｎ／ｍｍ2 以上の高強度で、且つ
衝撃値が２０°Ｃで６０Ｊ／ｃｍ2 以上の高靭性とを、
共に満足させることが困難である。
【０００５】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、引張強さが８８０Ｎ／ｍｍ2 以上であって、
しかも衝撃値が２０°Ｃで６０Ｊ／ｃｍ2 以上である、
高強度かつ高靱性を有する熱間鍛造用非調質鋼を提供す
ることにある。
を解決し、引張強さが８８０Ｎ／ｍｍ2 以上であって、
しかも衝撃値が２０°Ｃで６０Ｊ／ｃｍ2 以上である、
高強度かつ高靱性を有する熱間鍛造用非調質鋼を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した観点から、本発
明者等は、構造部品の高強度化および高靭性化を達成す
る手段として、マルテンサイトを利用した熱間鍛造用非
調質鋼を開発すべく、鋭意研究を重ねた結果、マルテン
サイト系熱間鍛造用非調質鋼の製造に当っては、次の点
が重要であることがわかった。 （１）マルテンサイトの強靱化を達成するために、炭素
量を低くすること。 （２）焼入れ歪みを少なくするために、強靱化の達成に
必要な所定量のマルテンサイトを、空冷によって生成さ
せること。
明者等は、構造部品の高強度化および高靭性化を達成す
る手段として、マルテンサイトを利用した熱間鍛造用非
調質鋼を開発すべく、鋭意研究を重ねた結果、マルテン
サイト系熱間鍛造用非調質鋼の製造に当っては、次の点
が重要であることがわかった。 （１）マルテンサイトの強靱化を達成するために、炭素
量を低くすること。 （２）焼入れ歪みを少なくするために、強靱化の達成に
必要な所定量のマルテンサイトを、空冷によって生成さ
せること。
【０００７】（３）強靱化を達成するための必要なマル
テンサイトの生成量は３０％であり、１００％マルテン
サイトとするのに必要とされる量の合金成分よりも少な
い合金添加量でよい。
テンサイトの生成量は３０％であり、１００％マルテン
サイトとするのに必要とされる量の合金成分よりも少な
い合金添加量でよい。
【０００８】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、この発明の空冷型マルテンサイト系強靱
性熱間鍛造用非調質鋼は、 炭素（Ｃ） ：０．０４ 〜０．２５ ｗｔ％、 珪素（Ｓｉ） ：０．０１ 〜０．５０ ｗｔ％、 マンガン（Ｍｎ） ：２．００ 〜３．５０ ｗｔ％、 燐（Ｐ） ：０．００１〜０．０３０ｗｔ％、 クロム（Ｃｒ） ：０．０５ 〜１．５０ ｗｔ％、 モリブデン（Ｍｏ） ：０．０１〜０．５０ｗｔ％、および、 アルミニウム（Ａｌ）：０．０１０〜０．１００ｗｔ％ を含有し、必要に応じて、 ニオブ（Ｎｂ） ：０．００３〜０．０５０ｗｔ％、 チタン（Ｔｉ） ：０．００３〜０．０３０ｗｔ％、 バナジウム（Ｖ） ：０．０１〜０．３０ｗｔ％、および、 ボロン（Ｂ） ：０．０００２〜０．００３０ｗｔ％ からなる群から選んだ少なくとも１つの成分、および／
または、 硫黄（Ｓ） ：０．１０ｗｔ％以下、 鉛（Ｐｂ） ：０．０５〜０．３０ｗｔ％、および、 カルシウム（Ｃａ） ：０．００１０〜０．０１００ｗｔ％ からなる群から選んだ少なくとも１つの成分を付加的に
含有し、残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物からな
り、そして、熱間鍛造後、空冷によって３０％以上のマ
ルテンサイトを含有することに特徴を有するものであ
る。
ものであって、この発明の空冷型マルテンサイト系強靱
性熱間鍛造用非調質鋼は、 炭素（Ｃ） ：０．０４ 〜０．２５ ｗｔ％、 珪素（Ｓｉ） ：０．０１ 〜０．５０ ｗｔ％、 マンガン（Ｍｎ） ：２．００ 〜３．５０ ｗｔ％、 燐（Ｐ） ：０．００１〜０．０３０ｗｔ％、 クロム（Ｃｒ） ：０．０５ 〜１．５０ ｗｔ％、 モリブデン（Ｍｏ） ：０．０１〜０．５０ｗｔ％、および、 アルミニウム（Ａｌ）：０．０１０〜０．１００ｗｔ％ を含有し、必要に応じて、 ニオブ（Ｎｂ） ：０．００３〜０．０５０ｗｔ％、 チタン（Ｔｉ） ：０．００３〜０．０３０ｗｔ％、 バナジウム（Ｖ） ：０．０１〜０．３０ｗｔ％、および、 ボロン（Ｂ） ：０．０００２〜０．００３０ｗｔ％ からなる群から選んだ少なくとも１つの成分、および／
または、 硫黄（Ｓ） ：０．１０ｗｔ％以下、 鉛（Ｐｂ） ：０．０５〜０．３０ｗｔ％、および、 カルシウム（Ｃａ） ：０．００１０〜０．０１００ｗｔ％ からなる群から選んだ少なくとも１つの成分を付加的に
含有し、残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物からな
り、そして、熱間鍛造後、空冷によって３０％以上のマ
ルテンサイトを含有することに特徴を有するものであ
る。
【０００９】本発明による、更に望ましい空冷型マルテ
ンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼は、上述した各々
の発明に、前記非調質鋼の化学成分組成が、下記（１）
式： １５≦３×Ｃｒ＋８×Ｍｏ＋４．５×Ｍｎ≦１６ ───（１） を、更に、満たすことに特徴を有するものである。
ンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼は、上述した各々
の発明に、前記非調質鋼の化学成分組成が、下記（１）
式： １５≦３×Ｃｒ＋８×Ｍｏ＋４．５×Ｍｎ≦１６ ───（１） を、更に、満たすことに特徴を有するものである。
【００１０】
（１）炭素（Ｃ）：炭素は、焼入れ性を高め、マルテン
サイトの生成を促進すると共に、マルテンサイトの強度
を決定する元素である。炭素含有量が０．０４ｗｔ％未
満では、８８０Ｎ／ｍｍ2 以上の引張り強度を確保する
ことができない。一方、炭素含有量が０．２５ｗｔ％を
超えると、マルテンサイト自体の靭性が劣化し、高靭化
を達成することができない。従って、炭素含有量は、
０．０４〜０．２５ｗｔ％の範囲内に限定すべきであ
る。
サイトの生成を促進すると共に、マルテンサイトの強度
を決定する元素である。炭素含有量が０．０４ｗｔ％未
満では、８８０Ｎ／ｍｍ2 以上の引張り強度を確保する
ことができない。一方、炭素含有量が０．２５ｗｔ％を
超えると、マルテンサイト自体の靭性が劣化し、高靭化
を達成することができない。従って、炭素含有量は、
０．０４〜０．２５ｗｔ％の範囲内に限定すべきであ
る。
【００１１】（２）珪素（Ｓｉ）：珪素は脱酸作用を有
する元素である。珪素含有量が０．０１ｗｔ％未満では
所期の効果が得られない。一方、珪素含有量が０．５０
ｗｔ％を超えると、靱性が劣化する。従って、珪素含有
量は、０．０１〜０．５０ｗｔ％の範囲内に限定すべき
である。
する元素である。珪素含有量が０．０１ｗｔ％未満では
所期の効果が得られない。一方、珪素含有量が０．５０
ｗｔ％を超えると、靱性が劣化する。従って、珪素含有
量は、０．０１〜０．５０ｗｔ％の範囲内に限定すべき
である。
【００１２】（３）マンガン（Ｍｎ）：マンガンは、マ
ルテンサイトの生成に最も効果のある元素であって、マ
ルテンサイト生成臨界冷却速度を低速側に効率よく移動
させる、本発明鋼の重要成分である。マンガン含有量が
２．００ｗｔ％未満では、空冷によるマルテンサイト生
成が不足する。一方、マンガン含有量が３．５０ｗｔ％
を超えると、完全なマルテンサイト組織になる結果、そ
れ以上添加しても効果がなく、製造原価を上昇させる。
従って、マンガン含有量は、２．００〜３．５０ｗｔ％
の範囲内に限定すべきである。
ルテンサイトの生成に最も効果のある元素であって、マ
ルテンサイト生成臨界冷却速度を低速側に効率よく移動
させる、本発明鋼の重要成分である。マンガン含有量が
２．００ｗｔ％未満では、空冷によるマルテンサイト生
成が不足する。一方、マンガン含有量が３．５０ｗｔ％
を超えると、完全なマルテンサイト組織になる結果、そ
れ以上添加しても効果がなく、製造原価を上昇させる。
従って、マンガン含有量は、２．００〜３．５０ｗｔ％
の範囲内に限定すべきである。
【００１３】（４）燐（Ｐ）：燐の含有量が０．０３０
ｗｔ％を超えると靭性が劣化するので、燐含有量は可及
的に少ない方がよい。しかしながら、工業的に実現可能
が燐含有量の下限値は０．００１ｗｔ％である。従っ
て、燐含有量は、０．００１〜０．０３０ｗｔ％の範囲
内に限定すべきである。
ｗｔ％を超えると靭性が劣化するので、燐含有量は可及
的に少ない方がよい。しかしながら、工業的に実現可能
が燐含有量の下限値は０．００１ｗｔ％である。従っ
て、燐含有量は、０．００１〜０．０３０ｗｔ％の範囲
内に限定すべきである。
【００１４】（５）クロム（Ｃｒ）：クロムは、焼入れ
性の向上、および、強度の確保に有効な元素であって、
本発明の重要成分である。クロム含有量が０．０５ｗｔ
％未満では、所望の引張り強さが得られない。一方、ク
ロム含有量が１．５０ｗｔ％を超えると、靭性が劣化す
る。従って、クロム含有量は、０．０５〜１．５０ｗｔ
％の範囲内に限定すべきである。
性の向上、および、強度の確保に有効な元素であって、
本発明の重要成分である。クロム含有量が０．０５ｗｔ
％未満では、所望の引張り強さが得られない。一方、ク
ロム含有量が１．５０ｗｔ％を超えると、靭性が劣化す
る。従って、クロム含有量は、０．０５〜１．５０ｗｔ
％の範囲内に限定すべきである。
【００１５】（６）モリブデン（Ｍｏ）：モリブデン
は、焼入れ性を高めると共に、マルテンサイトの強度・
靱性バランスを向上させるため、本発明鋼の重要成分で
ある。しかしながら、モリブデン含有量が、０．０１ｗ
ｔ％未満では、所望の引張強さが得られない。一方、そ
の含有量が、０．５０ｗｔ％を超えると、靱性が劣化す
る。従って、モリブデン含有量は、０．０１〜０．５０
ｗｔ％の範囲内に限定すべきである。
は、焼入れ性を高めると共に、マルテンサイトの強度・
靱性バランスを向上させるため、本発明鋼の重要成分で
ある。しかしながら、モリブデン含有量が、０．０１ｗ
ｔ％未満では、所望の引張強さが得られない。一方、そ
の含有量が、０．５０ｗｔ％を超えると、靱性が劣化す
る。従って、モリブデン含有量は、０．０１〜０．５０
ｗｔ％の範囲内に限定すべきである。
【００１６】（７）アルミニウム（Ａｌ）：アルミニウ
ムは、脱酸作用を有する。アルミニウム含有量が０．０
１０ｗｔ％未満では、上述した作用に所望の効果が得ら
れない。一方、アルミニウム含有量が０．１００ｗｔ％
を超えると、靭性が劣化する。従って、アルミニウム含
有量は、０．０１０〜０．１００ｗｔ％の範囲内に限定
すべきである。
ムは、脱酸作用を有する。アルミニウム含有量が０．０
１０ｗｔ％未満では、上述した作用に所望の効果が得ら
れない。一方、アルミニウム含有量が０．１００ｗｔ％
を超えると、靭性が劣化する。従って、アルミニウム含
有量は、０．０１０〜０．１００ｗｔ％の範囲内に限定
すべきである。
【００１７】（８）ニオブ（Ｎｂ）：ニオブは、炭窒化
物生成元素であるものの、熱間鍛造前の鋼材加熱中に、
オ−ステナイト中へ固溶し、この固溶ニオブは焼入性を
高める作用を有している。しかしながら、ニオブ含有量
が、０．００３ｗｔ％未満では、そのような効果が得ら
れない。一方、ニオブ含有量が０．０５０ｗｔ％を超え
る場合、固溶Ｎｂによる焼入性の向上効果が飽和し、逆
に、前記加熱時に未固溶のＮｂ炭窒化物が生じ、焼入れ
性が低下する。従って、ニオブ含有量は、０．００３〜
０．０５０ｗｔ％の範囲内に限定すべきである。
物生成元素であるものの、熱間鍛造前の鋼材加熱中に、
オ−ステナイト中へ固溶し、この固溶ニオブは焼入性を
高める作用を有している。しかしながら、ニオブ含有量
が、０．００３ｗｔ％未満では、そのような効果が得ら
れない。一方、ニオブ含有量が０．０５０ｗｔ％を超え
る場合、固溶Ｎｂによる焼入性の向上効果が飽和し、逆
に、前記加熱時に未固溶のＮｂ炭窒化物が生じ、焼入れ
性が低下する。従って、ニオブ含有量は、０．００３〜
０．０５０ｗｔ％の範囲内に限定すべきである。
【００１８】（９）チタン（Ｔｉ）：チタンは、熱間鍛
造前の鋼材加熱中に、オーステナイト中へ固溶せず、結
晶粒の成長を抑制し、その後の空冷時に生成するマルテ
ンサイト組織を微細化する。しかしながら、チタン含有
量が０．００３ｗｔ％未満では、上述した作用に所望の
効果が得られない。一方、その含有量が０．０３０ｗｔ
％を超えると、溶製段階で生成する粗大なチタンの過剰
な析出物（ＴｉＣ、ＴｉＮ）によって、逆に靱性が低下
する。従って、チタン含有量は、０．００３〜０．０３
０ｗｔ％の範囲内に限定すべきである。
造前の鋼材加熱中に、オーステナイト中へ固溶せず、結
晶粒の成長を抑制し、その後の空冷時に生成するマルテ
ンサイト組織を微細化する。しかしながら、チタン含有
量が０．００３ｗｔ％未満では、上述した作用に所望の
効果が得られない。一方、その含有量が０．０３０ｗｔ
％を超えると、溶製段階で生成する粗大なチタンの過剰
な析出物（ＴｉＣ、ＴｉＮ）によって、逆に靱性が低下
する。従って、チタン含有量は、０．００３〜０．０３
０ｗｔ％の範囲内に限定すべきである。
【００１９】（１０）バナジウム（Ｖ）：バナジウム
は、焼入れ性を向上させる元素である。従って、必要に
応じて、バナジウムを付加的に含有させる。しかしなが
ら、バナジウムの含有量が０．０１ｗｔ％未満または
０．３０ｗｔ％超では、上述した作用に所望の効果が得
られない。従って、バナジウム含有量は、０．０１〜
０．３０ｗｔ％の範囲内に限定すべきである。
は、焼入れ性を向上させる元素である。従って、必要に
応じて、バナジウムを付加的に含有させる。しかしなが
ら、バナジウムの含有量が０．０１ｗｔ％未満または
０．３０ｗｔ％超では、上述した作用に所望の効果が得
られない。従って、バナジウム含有量は、０．０１〜
０．３０ｗｔ％の範囲内に限定すべきである。
【００２０】（１１）ボロン（Ｂ）：ボロンは、鋼中に
固溶している場合に、焼入れ性を向上させる元素であ
る。従って、必要に応じて、ボロンを付加的に含有させ
る。しかしながら、ボロン含有量が０．０００２ｗｔ％
未満では、十分な固溶Ｂ量が得られず、上述した作用に
所望の効果が得られない。一方、ボロン含有量が０．０
０３０ｗｔ％を超えると、ボロンが炭硼化物として析出
する結果、逆に焼入れ性が低下する。従って、ボロン含
有量は、０．０００２〜０．００３０ｗｔ％の範囲内に
限定すべきである。
固溶している場合に、焼入れ性を向上させる元素であ
る。従って、必要に応じて、ボロンを付加的に含有させ
る。しかしながら、ボロン含有量が０．０００２ｗｔ％
未満では、十分な固溶Ｂ量が得られず、上述した作用に
所望の効果が得られない。一方、ボロン含有量が０．０
０３０ｗｔ％を超えると、ボロンが炭硼化物として析出
する結果、逆に焼入れ性が低下する。従って、ボロン含
有量は、０．０００２〜０．００３０ｗｔ％の範囲内に
限定すべきである。
【００２１】（１２）硫黄（Ｓ）、鉛（Ｐｂ）およびカ
ルシウム（Ｃａ）：硫黄、鉛およびカルシウムは、快削
性を付与する作用を有している。従って、部品に加工さ
れる過程において、被削性が要求される場合には、必要
に応じて、硫黄、鉛およびカルシウムのうちの少なくと
も１つの元素を付加的に含有させる。鉛含有量が０．０
５ｗｔ％未満、カルシウム含有量が０．００１０ｗｔ％
未満では、快削性を向上させることができない。一方、
硫黄含有量が０．１０ｗｔ％超、鉛含有量が０．３０ｗ
ｔ％超、または、カルシウム含有量が０．０１００ｗｔ
％超では、靭性が甚だしく劣化する。従って、硫黄含有
量は０．１０ｗｔ％以下に、鉛含有量は０．０５〜０．
３０ｗｔ％の範囲内に、そして、カルシウム含有量は
０．００１０〜０．０１００ｗｔ％の範囲内にそれぞれ
限定すべきである。
ルシウム（Ｃａ）：硫黄、鉛およびカルシウムは、快削
性を付与する作用を有している。従って、部品に加工さ
れる過程において、被削性が要求される場合には、必要
に応じて、硫黄、鉛およびカルシウムのうちの少なくと
も１つの元素を付加的に含有させる。鉛含有量が０．０
５ｗｔ％未満、カルシウム含有量が０．００１０ｗｔ％
未満では、快削性を向上させることができない。一方、
硫黄含有量が０．１０ｗｔ％超、鉛含有量が０．３０ｗ
ｔ％超、または、カルシウム含有量が０．０１００ｗｔ
％超では、靭性が甚だしく劣化する。従って、硫黄含有
量は０．１０ｗｔ％以下に、鉛含有量は０．０５〜０．
３０ｗｔ％の範囲内に、そして、カルシウム含有量は
０．００１０〜０．０１００ｗｔ％の範囲内にそれぞれ
限定すべきである。
【００２２】（１３）Ｃｒ、ＭｏおよびＭｎの各含有量
間の関係：Ｃｒ、ＭｏおよびＭｎは、いずれも焼入れ性
向上作用を有し、強度を高める。しかしながら、これら
の化学成分組成が個々には、本発明の範囲内にあって
も、各々の和が多き過ぎると、靱性の劣化を招くことが
ある。Ｃｒ、ＭｏおよびＭｎの各含有量が、下記（１）
式： １５≦３×Ｃｒ＋８×Ｍｏ＋４．５×Ｍｎ≦１６ ───（１） を満たす場合には、靱性の劣化を招くことなく、しかも
強度に優れた鋼材を安定して製造することができる。従
って、Ｃｒ、ＭｏおよびＭｎの各含有量は、上記（１）
式を満たす関係にあることが望ましい。
間の関係：Ｃｒ、ＭｏおよびＭｎは、いずれも焼入れ性
向上作用を有し、強度を高める。しかしながら、これら
の化学成分組成が個々には、本発明の範囲内にあって
も、各々の和が多き過ぎると、靱性の劣化を招くことが
ある。Ｃｒ、ＭｏおよびＭｎの各含有量が、下記（１）
式： １５≦３×Ｃｒ＋８×Ｍｏ＋４．５×Ｍｎ≦１６ ───（１） を満たす場合には、靱性の劣化を招くことなく、しかも
強度に優れた鋼材を安定して製造することができる。従
って、Ｃｒ、ＭｏおよびＭｎの各含有量は、上記（１）
式を満たす関係にあることが望ましい。
【００２３】（１４）マルテンサイト マルテンサイト含有量は、３０％以上であることが必要
である。マルテンサイト含有量が３０ｗｔ％未満では、
８８０Ｎ／ｍｍ2 以上の引張り強度を有し且つ靭性に優
れた熱間鍛造用非調質鋼が得られない。
である。マルテンサイト含有量が３０ｗｔ％未満では、
８８０Ｎ／ｍｍ2 以上の引張り強度を有し且つ靭性に優
れた熱間鍛造用非調質鋼が得られない。
【００２４】以上述べたように、この発明によれば、マ
ルテンサイトを３０％以上含有させるために、適量の
Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏおよび必要に応じてＮｂ、Ｖや微
量のＢを添加し、これによって、焼入れ性の向上が図ら
れている。また、Ｔｉの添加により、オ−ステナイト粒
を微細化することによりマルテンサイトを微細なものに
することによって、空冷によって強靱なマルテンサイト
を３０％以上含有する、強度および靱性に優れた熱間鍛
造用非調質鋼が得られる。
ルテンサイトを３０％以上含有させるために、適量の
Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏおよび必要に応じてＮｂ、Ｖや微
量のＢを添加し、これによって、焼入れ性の向上が図ら
れている。また、Ｔｉの添加により、オ−ステナイト粒
を微細化することによりマルテンサイトを微細なものに
することによって、空冷によって強靱なマルテンサイト
を３０％以上含有する、強度および靱性に優れた熱間鍛
造用非調質鋼が得られる。
【００２５】空冷は、主に大気放冷によって行われる
が、扇風機等による衝風冷却によって行ってもよい。ま
た、本発明鋼は、熱間鍛造用に限られるものではなく、
圧延等による他の熱間加工後、空冷される鋼材、例え
ば、直接切削用非調質鋼等に対しても適用が可能であ
る。更に、熱間鍛造後、水冷、油冷などの強冷却が施さ
れる場合にも、十分な焼入れ性を示すため、適用が可能
であり、また、熱間鍛造、空冷後、焼戻しを施して性能
の改善を図ることも可能である。
が、扇風機等による衝風冷却によって行ってもよい。ま
た、本発明鋼は、熱間鍛造用に限られるものではなく、
圧延等による他の熱間加工後、空冷される鋼材、例え
ば、直接切削用非調質鋼等に対しても適用が可能であ
る。更に、熱間鍛造後、水冷、油冷などの強冷却が施さ
れる場合にも、十分な焼入れ性を示すため、適用が可能
であり、また、熱間鍛造、空冷後、焼戻しを施して性能
の改善を図ることも可能である。
【００２６】
【実施例】次に、この発明の非調質鋼を、この発明の範
囲外の比較鋼と対比しながら、実施例により、更に詳細
に説明する。表１に示す、この発明の範囲内の化学成分
組成を有する本発明鋼ＮO.１〜１６、および、この発明
の範囲外の化学成分組成を有する比較鋼ＮO.１〜５を溶
製した後、圧延によって、直径３０ｍｍまたは７２ｍｍ
の丸棒状に仕上げ、これを、熱間鍛造用素材とした。得
られた素材を１２００°Ｃに加熱した後、スエージング
マシンにより熱間鍛造を行って減面率３０％の丸棒とな
し、次いで放冷した。かくして、直径２５ｍｍまたは６
０ｍｍの丸棒を調製した。
囲外の比較鋼と対比しながら、実施例により、更に詳細
に説明する。表１に示す、この発明の範囲内の化学成分
組成を有する本発明鋼ＮO.１〜１６、および、この発明
の範囲外の化学成分組成を有する比較鋼ＮO.１〜５を溶
製した後、圧延によって、直径３０ｍｍまたは７２ｍｍ
の丸棒状に仕上げ、これを、熱間鍛造用素材とした。得
られた素材を１２００°Ｃに加熱した後、スエージング
マシンにより熱間鍛造を行って減面率３０％の丸棒とな
し、次いで放冷した。かくして、直径２５ｍｍまたは６
０ｍｍの丸棒を調製した。
【００２７】
【表１】
【００２８】このようにして調製された本発明鋼ＮO.１
〜１６からなる丸棒および比較鋼ＮO.１〜５からなる丸
棒に対し、その機械的性質を調べるため、引張り試験お
よびシャルピー衝撃試験（ＪＩＳ３号試験片に加工し、
２０°Ｃで試験) を行った。本発明鋼および比較鋼のマ
ルテンサイト含有量および機械的性質並びに丸棒の直径
を表２に示す。
〜１６からなる丸棒および比較鋼ＮO.１〜５からなる丸
棒に対し、その機械的性質を調べるため、引張り試験お
よびシャルピー衝撃試験（ＪＩＳ３号試験片に加工し、
２０°Ｃで試験) を行った。本発明鋼および比較鋼のマ
ルテンサイト含有量および機械的性質並びに丸棒の直径
を表２に示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】表１および表２から明らかなように、本発
明範囲内の化学成分組成を有する本発明鋼ＮO.１〜１６
は、何れも、熱間鍛造後の引張り強度が８８０Ｎ／ｍｍ
2 以上の強度を有し、且つ、２０°Ｃでの吸収エネルギ
ー即ち衝撃値が６０Ｊ／ｃｍ2 以上であって、高強度で
且つ高靱性の機械的性質を有していた。
明範囲内の化学成分組成を有する本発明鋼ＮO.１〜１６
は、何れも、熱間鍛造後の引張り強度が８８０Ｎ／ｍｍ
2 以上の強度を有し、且つ、２０°Ｃでの吸収エネルギ
ー即ち衝撃値が６０Ｊ／ｃｍ2 以上であって、高強度で
且つ高靱性の機械的性質を有していた。
【００３１】これに対し、比較鋼ＮO.１は、Ｃ量が０．
０４ｗｔ％未満であり、更にＭｎ量が２．００ｗｔ％未
満、且つ（１）式の値も１１．０と低い値であるため
に、所望のマルテンサイトの硬さが得られず、またマル
テンサイト含有率が２５％と本発明の範囲外に低く、引
張強さは８６０Ｎ／ｍｍ2 であり、所望の引張強さを得
ることができなかった。
０４ｗｔ％未満であり、更にＭｎ量が２．００ｗｔ％未
満、且つ（１）式の値も１１．０と低い値であるため
に、所望のマルテンサイトの硬さが得られず、またマル
テンサイト含有率が２５％と本発明の範囲外に低く、引
張強さは８６０Ｎ／ｍｍ2 であり、所望の引張強さを得
ることができなかった。
【００３２】比較鋼ＮO.２は、Ｃ量が０．２７ｗｔ％、
Ｍｎ量が３．６５ｗｔ％、であって、本発明の範囲外に
多く、更に（１）式の値も１８と高い値であるために、
衝撃値は２５Ｊ／ｃｍ2 と低く、所望の靱性を得ること
ができなかった。
Ｍｎ量が３．６５ｗｔ％、であって、本発明の範囲外に
多く、更に（１）式の値も１８と高い値であるために、
衝撃値は２５Ｊ／ｃｍ2 と低く、所望の靱性を得ること
ができなかった。
【００３３】比較鋼ＮO.３は、Ｓｉ量が０．５５ｗｔ
％、Ｃｒ量が１．５６ｗｔ％、Ｍｏ量が０．６０ｗｔ％
であって、本発明の範囲外に多く、更に、（１）式の値
も２２．６と高い値であるために、衝撃値は４０Ｊ／ｃ
ｍ2 と低く、所望の靱性を得ることができなかった。
％、Ｃｒ量が１．５６ｗｔ％、Ｍｏ量が０．６０ｗｔ％
であって、本発明の範囲外に多く、更に、（１）式の値
も２２．６と高い値であるために、衝撃値は４０Ｊ／ｃ
ｍ2 と低く、所望の靱性を得ることができなかった。
【００３４】比較鋼ＮO.４は、脱酸元素であるＡｌ量
が、０．１０５ｗｔ％と本発明の範囲を外れて多かった
ために、衝撃値が３５Ｊ／ｃｍ2 と低く、低靱性のもの
しか得ることができなかった。
が、０．１０５ｗｔ％と本発明の範囲を外れて多かった
ために、衝撃値が３５Ｊ／ｃｍ2 と低く、低靱性のもの
しか得ることができなかった。
【００３５】比較鋼ＮO.５は、逆に結晶粒微細化元素で
ある、Ｎｂ量が０．０５５ｗｔ％、そしてＴｉ量が０．
０３５ｗｔ％と、本発明の範囲外に多かったために、衝
撃値が３５Ｊ／ｃｍ2 と低く、低靱性のものしか得るこ
とができなかった。
ある、Ｎｂ量が０．０５５ｗｔ％、そしてＴｉ量が０．
０３５ｗｔ％と、本発明の範囲外に多かったために、衝
撃値が３５Ｊ／ｃｍ2 と低く、低靱性のものしか得るこ
とができなかった。
【００３６】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
高価な合金成分の添加量を少なくし、しかも熱処理を施
すことなく、引張強さが８８０Ｎ／ｍｍ2 以上で、且つ
シャルピ−衝撃値が２０°Ｃで６０Ｊ／ｃｍ2 以上であ
る高強度、高靱性を有する、空冷型マルテンサイト系強
靱性熱間鍛造用非調質鋼が得られ、コスト低減に寄与す
ることができる、工業上有用な効果がもたらされる。
高価な合金成分の添加量を少なくし、しかも熱処理を施
すことなく、引張強さが８８０Ｎ／ｍｍ2 以上で、且つ
シャルピ−衝撃値が２０°Ｃで６０Ｊ／ｃｍ2 以上であ
る高強度、高靱性を有する、空冷型マルテンサイト系強
靱性熱間鍛造用非調質鋼が得られ、コスト低減に寄与す
ることができる、工業上有用な効果がもたらされる。
Claims (5)
- 【請求項１】 炭素（Ｃ） ：０．０４ 〜０．２５ ｗｔ％、 珪素（Ｓｉ） ：０．０１ 〜０．５０ ｗｔ％、 マンガン（Ｍｎ） ：２．００ 〜３．５０ ｗｔ％、 燐（Ｐ） ：０．００１〜０．０３０ｗｔ％、 クロム（Ｃｒ） ：０．０５ 〜１．５０ ｗｔ％、 モリブデン（Ｍｏ） ：０．０１ 〜０．５０ｗｔ％、および、 アルミニウム（Ａｌ）：０．０１０〜０．１００ｗｔ％ を含有し、残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物からな
り、 そして、熱間鍛造後、空冷によって３０％以上のマルテ
ンサイトを含有することを特徴とする、空冷型マルテン
サイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼。 - 【請求項２】 ニオブ（Ｎｂ） ：０．００３〜０．０５０ｗｔ％、 チタン（Ｔｉ） ：０．００３〜０．０３０ｗｔ％、 バナジウム（Ｖ） ：０．０１ 〜０．３０ｗｔ％、および、 ボロン（Ｂ） ：０．０００２〜０．００３０ｗｔ％ からなる群から選んだ少なくとも１つの成分を付加的に
含有する、請求項１記載の空冷型マルテンサイト系強靱
性熱間鍛造用非調質鋼。 - 【請求項３】 硫黄（Ｓ） ：０．１０ｗｔ％以下、 鉛（Ｐｂ） ：０．０５〜０．３０ｗｔ％、および、 カルシウム（Ｃａ） ：０．００１０〜０．０１００ｗｔ％ からなる群から選んだ少なくとも１つの成分を付加的に
含有する、請求項１記載の空冷型マルテンサイト系強靱
性熱間鍛造用非調質鋼。 - 【請求項４】 ニオブ（Ｎｂ） ：０．００３〜０．０５０ｗｔ％、 チタン（Ｔｉ） ：０．００３〜０．０３０ｗｔ％、 バナジウム（Ｖ） ：０．０１ 〜０．３０ｗｔ％、および、 ボロン（Ｂ） ：０．０００２〜０．００３０ｗｔ％ からなる群から選んだ少なくとも１つの成分と、更に、 硫黄（Ｓ） ：０．１０ｗｔ％以下、 鉛（Ｐｂ） ：０．０５〜０．３０ｗｔ％、および、 カルシウム（Ｃａ） ：０．００１０〜０．０１００ｗｔ％ からなる群から選んだ少なくとも１つの成分とを付加的
に含有する、請求項１記載の空冷型マルテンサイト系強
靱性熱間鍛造用非調質鋼。 - 【請求項５】前記非調質鋼の化学成分組成が、下記
（１）式： １５≦３×Ｃｒ＋８×Ｍｏ＋４．５×Ｍｎ≦１６ ───（１） を、更に、満たすことを特徴とする、請求項１、請求項
２、請求項３および請求項４のいずれか１つに記載の空
冷型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12818794A JPH07316737A (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | 空冷型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12818794A JPH07316737A (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | 空冷型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07316737A true JPH07316737A (ja) | 1995-12-05 |
Family
ID=14978602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12818794A Pending JPH07316737A (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | 空冷型マルテンサイト系強靱性熱間鍛造用非調質鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07316737A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010048426A (ko) * | 1999-11-26 | 2001-06-15 | 이계안 | 앞차축 빔용 저 탄소계 고인성 비조질강 단조품 |
| KR20020056056A (ko) * | 2000-12-29 | 2002-07-10 | 이계안 | 직접 소입형 커넥팅 로드 합금강 조성물 |
| JP5079788B2 (ja) * | 2007-10-29 | 2012-11-21 | 新日本製鐵株式会社 | 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 |
| US9708698B2 (en) | 2011-12-28 | 2017-07-18 | Posco | Wear resistant steel having excellent toughness and weldability |
-
1994
- 1994-05-18 JP JP12818794A patent/JPH07316737A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010048426A (ko) * | 1999-11-26 | 2001-06-15 | 이계안 | 앞차축 빔용 저 탄소계 고인성 비조질강 단조품 |
| KR20020056056A (ko) * | 2000-12-29 | 2002-07-10 | 이계안 | 직접 소입형 커넥팅 로드 합금강 조성물 |
| JP5079788B2 (ja) * | 2007-10-29 | 2012-11-21 | 新日本製鐵株式会社 | 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 |
| EP2204463A4 (en) * | 2007-10-29 | 2017-12-27 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Martensitic non-heat-treated steel for hot forging and non-heat-treated steel hot forgings |
| US9708698B2 (en) | 2011-12-28 | 2017-07-18 | Posco | Wear resistant steel having excellent toughness and weldability |
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