JPH0813028A - 析出硬化型高張力高靱性鋼材の製造方法 - Google Patents

析出硬化型高張力高靱性鋼材の製造方法

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JPH0813028A
JPH0813028A JP14902594A JP14902594A JPH0813028A JP H0813028 A JPH0813028 A JP H0813028A JP 14902594 A JP14902594 A JP 14902594A JP 14902594 A JP14902594 A JP 14902594A JP H0813028 A JPH0813028 A JP H0813028A
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JP
Japan
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steel
toughness
tensile strength
less
precipitation hardening
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JP14902594A
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English (en)
Inventor
Hidekazu Takahashi
秀和 高橋
Haru Hongo
晴 本郷
Nobuhisa Tabata
綽久 田畑
Kazuo Asao
一夫 朝生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 肉厚の大きい場合でも高強度、高靱性の得ら
れる非調質構造用鋼の製造方法を提案する。 【構成】 C:0.3〜0.8%、Si:0.1〜1.
5%、Mn:0.2〜2.0%、Cr:1.5%以下、
Al:0.1%以下、N:30〜100ppmを含みさ
らにV:0.08〜0.5%とNb:0.01〜0.1
%の1種以上を含有する鋼を熱間加工後、加熱保持後の
500℃までの冷却速度を100℃/分以下とした焼な
らしを施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、機械構造用鋼に関し、
とくにフェライト・パーライト組織を有する析出硬化型
の高張力、高靱性の構造用鋼の製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、高強度および高靱性の特性が要求
される機械構造用鋼には、焼入れ焼もどしの調質処理さ
れたものが広く使われている。しかしこの調質処理は、
2回以上の熱処理を要するため、コストが高く、また近
年省エネルギー化が求められ熱処理の省略が望まれてい
る。
【0003】こうした流れから、VおよびNbを添加した
フェライト・パーライト組織を有する析出硬化型高張力
鋼が開発され、調質処理を必要としない非調質鋼として
使われている。例えば特公昭61-2728 号公報にはC:0.
10〜0.22wt%、Si:0.02〜0.80wt%、Mn:0.6 〜2.00wt
%、Al:0.005 〜0.1 wt%を含みMo、NbとVを複合添加
した鋼を圧延、あるいは鍛造などの熱間加工を施した後
あらためてオーステナイト温度に加熱し、次いで800 ℃
から500 ℃の間を5℃/min以上、30℃/min以下の平均冷
却速度で冷却する焼ならし処理し、その後焼もどしする
引張強さ57kgf/mm2 以上のフェライト・パーライト組織
を有する鋼材の製造方法が提案されている。しかし、こ
の技術では焼ならしの後、焼もどし処理が必要である。
【0004】また特公昭63-23261号公報には、C:0.3
〜0.8 wt%、Si:0.15〜1.5 wt%、Mn:0.5 〜2wt%、
Ti:0.01〜0.05wt%、N:0.29Ti〜0.025 wt%にV:0.
01〜0.1 wt%とNb:0.01〜0.1 wt%のうちの1種以上を
含有する鋼を熱間圧延あるいは熱間鍛造のまま、場合に
よっては焼ならしのみ施す非調質強靱鋼が提案されてい
る。
【0005】しかしながら、これらの非調質鋼は調質鋼
に比べ靱性が劣るため、調質鋼の代替として使えない場
合がある。また非調質鋼は熱処理を行わないため、その
機械的性質は圧延条件によって大きく左右される。靱性
についてみれば、一般に結晶粒が微細である程高靱性に
なることが知られている。比較的小さいサイズのものは
圧下率を大きくとれ、圧延により組織が微細化される
が、製品サイズが大きくなるに従い圧下率が減り、組織
が微細化されないために低靱性になる傾向にある。ま
た、圧延後の冷却速度もサイズが大きい程遅くなるた
め、結晶粒が粗大化し、かつ析出物が粗大化しやすく強
度や靱性が低下するという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】機械構造用に使われて
いる焼入れ焼もどし処理を行う調質鋼は、2回以上の熱
処理が必要であり、コストが高くなるといった問題があ
った。また非調質鋼は調質鋼に比べ靱性が劣り、特に製
品サイズが大きい場合靱性の劣化が顕著になるという問
題があった。
【0007】本発明は、前記問題点を解決して、熱処理
を焼ならしの1回のみとした高張力、高靱性鋼の製造技
術を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、重量比でC:
0.3 〜0.8 %、Si:0.1 〜1.5 %、Mn:0.2 〜2.0 %、
Cr:1.5 %以下、Al:0.1 %以下、N:30〜100ppmおよ
びV:0.08〜0.5 %、Nb:0.01〜0.1 %のうちの1種ま
たは2種を含有する鋼を、圧延あるいは熱間鍛造後、再
びオーステナイト化温度以上に加熱し、500 ℃まで 100
℃/min 以下の冷却速度で冷却することを特徴とする、
引張強さ 750N/mm2 以上のフェライト・パーライト組
織を有する析出硬化型高張力高靱性鋼材の製造方法であ
る。
【0009】
【作用】以下に本発明について詳細に説明する。まず成
分限定の理由を説明する。Cは、強度を得るために0.3
%以上必要であるが、0.8 %を超えると初析セメンタイ
トが生じ、靱性が害されるので、0.3 〜0.8 %の範囲と
した。
【0010】Siは、製鋼時の脱酸剤として0.1 %以上必
要であるが、1.5 %を超えると靱性を損なうので0.1 〜
1.5 %の範囲とした。Mnも、Siと同じ理由で0.2 〜2.0
%の含有が必要である。Crは、強度を向上させるが、1.
5 %超では靱性および被削性が劣化するので、1.5 %以
下とした。
【0011】V、Nbは、析出硬化に大きく作用する元素
であり、1種または2種を含有させる必要がある。しか
し、多量に添加しても強度上昇に寄与しないことから、
Vは0.08〜0.5 %、Nbは0.01〜0.1 %の範囲とした。N
は、VやNbと結合して、析出硬化に寄与する元素である
が、多量に含有させると靱性が低下するため、30〜100p
pmの範囲とした。
【0012】さらにAlは、脱酸剤として必要であるが、
多量に添加しても効果がないため、0.1 %以下に限定し
た。なお、これらの元素の他に強度、靱性、被削性など
要求される材料特性に応じてTi、Ni、Moなどの元素のう
ち1種または2種以上添加してもよい。Tiは、鋼中のN
と結合し析出硬化に寄与するが、多量に添加しても効果
がないため、0.1 %以下に限定した。
【0013】NiとMoは強度を向上させ、また少量の添加
では靱性を向上させるが、多量に添加した場合、靱性や
被削性を低下させるため、Niは0.2 %以下、Moは0.3 %
以下の添加が望ましい。次に焼ならし処理については、
熱間加工後の粗い組織を改善し、伸びや靱性の回復を図
るため、オーステナイト化温度以上に加熱し、再結晶に
よる組織の微細化と析出硬化元素の固溶をはかる必要が
ある。なお、加熱温度が高いほど、添加成分の固溶量が
増え冷却中の析出硬化が増大し、強度は高くなるが、靱
性はオーステナイト粒の粗大化もあって低下する。靱性
改善の面から加熱温度は1000℃以下が望ましい。またオ
ーステナイト化後100 ℃/min (表面部の冷却速度で、
冷却開始〜500 ℃の間の平均値) を超える冷却速度で 5
00℃以下に冷却した場合、ベイナイトやマルテンサイト
組織が生じ、焼もどしを行わない非調質鋼の場合は靱性
が不良となるため、500 ℃に下がるまでの冷却速度を 1
00℃/min 以下とした。100 ℃/min 以下の冷却速度で
500 ℃まで冷却すればフェライト・パーライト変態は終
了しているので、その後は水冷など急冷しても良く、冷
却速度は1℃/min (φ200mm 程度の棒鋼を空冷した場
合の中心部に相当)程度でも、規定の範囲内で成分を選
定することにより充分な強度と靱性が得られる。また、
表1の鋼番号1についてのCCT 線図を図1に例示した
が、500 ℃に達しないうちに冷却速度を100 ℃/min を
超えて速めると、フェライト・パーライト変態が完了せ
ず、マルテンサイトやベイナイトが混入した組織とな
り、靱性が害されるので、500 ℃になるまでは100 ℃/
min 以下の冷却速度を保つ必要がある。
【0014】
【実施例】表1は、実施例および比較例で使用した供試
材の主な化学成分を示すものである。表1に示される鋼
を、転炉にて溶製し、鋼塊を製造した。表2に示される
試験材は鍛錬成形比2.36で鋼塊を熱間加工し、280mm φ
の丸棒に製造したものである。引張試験は直径の1/4 の
箇所より採取したJIS 4号引張試験片を用いた。衝撃試
験はJIS 3号衝撃試験片を用い、20℃で衝撃値を測定し
た。試験番号7は鋼番号1の鋼から、試験番号8は鋼番
号2の鋼から圧延したままの材料である。
【0015】表2の引張強さについての結果を鋼番号別
にみると、試験番号1と10を比較すると分かるように、
Nb、Vとも本発明の規定範囲以下の鋼番号3のものは同
じ処理を施しても引張強さが 750N/mm2 に達しない。
同じ鋼番号内で比較すると、圧延のままの材料が引張強
さが高く、また焼ならし材料においては熱処理温度が高
くなるにつれ、引張強さは高くなる傾向にある。
【0016】衝撃値を同じ鋼番号内でみると、圧延のま
まの材料は低く、また焼ならし材料では熱処理温度を下
げる程、衝撃値は高くなる傾向にある。オーステナイト
化後の冷却速度を100 ℃/min以上に上げた試験番号9は
強度は高いものの靱性が著しく低い。以上の結果から、
本発明範囲内の成分の鋼材について、適当な焼ならし処
理を行うことで靱性を改善させることができ、また熱処
理温度により引張強さおよび衝撃値をコントロールでき
ることが分かる。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【発明の効果】本発明は、フェライト・パーライト組織
を有する析出硬化型高張力鋼を、焼ならし処理すること
で高靱性化させることができた。特に、圧下率を大きく
できない製品サイズの大きいものに効果がある。また、
熱処理温度により引張強さおよび衝撃値を調節できると
いう効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋼番号1の試料のCCT線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田畑 綽久 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 朝生 一夫 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比でC:0.3 〜0.8 %、Si:0.1 〜
    1.5 %、Mn:0.2 〜2.0 %、Cr:1.5 %以下、Al:0.1
    %以下、N:30〜100ppmおよびV:0.08〜0.5 %、Nb:
    0.01〜0.1 %のうちの1種または2種を含有する鋼を、
    圧延あるいは熱間鍛造後、再びオーステナイト化温度以
    上に加熱し、500 ℃まで 100℃/min以下の冷却速度で
    冷却することを特徴とする、引張強さ 750N/mm2 以上
    のフェライト・パーライト組織を有する析出硬化型高張
    力高靱性鋼材の製造方法。
JP14902594A 1994-06-30 1994-06-30 析出硬化型高張力高靱性鋼材の製造方法 Pending JPH0813028A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100325712B1 (ko) * 1997-12-29 2002-07-31 포항종합제철 주식회사 구상화열처리의촉진이가능한베어링강선재의제조방법
JP2009097054A (ja) * 2007-10-19 2009-05-07 National Institute For Materials Science 非調質フェライト・パーライト鋼材
CN102676931A (zh) * 2012-06-08 2012-09-19 沈冬杰 一种复合微合金中高碳钢
CN103436686A (zh) * 2013-07-25 2013-12-11 中国科学院金属研究所 一种G18CrMo2-6钢的回火工艺
CN103975080A (zh) * 2011-10-07 2014-08-06 巴巴萨海布·尼尔康德·卡利亚尼 提高微合金钢的疲劳强度的工艺、由该工艺制造的锻造零件及执行该工艺的装置
CN104313487A (zh) * 2014-10-27 2015-01-28 黑龙江省冶金研究所 一种不需表面淬火的超高强度抽油杆用钢及其制备方法

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