JPH08193239A - 高強度・高熱膨張率鋼材とその製造方法 - Google Patents
高強度・高熱膨張率鋼材とその製造方法Info
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- JPH08193239A JPH08193239A JP429495A JP429495A JPH08193239A JP H08193239 A JPH08193239 A JP H08193239A JP 429495 A JP429495 A JP 429495A JP 429495 A JP429495 A JP 429495A JP H08193239 A JPH08193239 A JP H08193239A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 降伏強度が343 MPa (35kgf/mm2) 以上、か
つ、室温〜373K(100℃) での熱膨張率が13×10-6／K 以
上である高熱膨張率の機械構造用鋼材の開発。 【構成】Ｃ：0.4 〜２％、Si：0.5 〜3.0 ％、Mn：2.5
％未満、Cr：0.5 ％未満、Al：1.5 ％未満、Al＋Si：0.
6 〜4.5 ％、さらに必要により、Ｂ：0.0005％以上、N
i：３％以下、Mo：２％以下、Cu：２％以下、Ｎ：0.03
％以下の１種もしくは２種以上を含有し、および／また
はＳ：0.02〜0.2 ％、Te：0.001 〜0.1 ％、Pb：0.001
〜0.5 ％、Ca：0.001 〜0.02％、およびBi：0.001 〜0.
5 ％の被快削元素を１種もしくは２種以上 残部Feおよび不可避的不純物元素から成る鋼組成を有
し、体積率で30％以上70％以下のオーステナイトと残部
がベイナイトもしくはベイナイトとマルテンサイトであ
る複合組織から成る。製造に際しては、Ac1 点以上に加
熱した後、パーライトを生成する臨界冷却速度よりも大
きい冷却速度でMs点以上550 ℃以下の温度域に冷却し、
当該温度域で恒温保持した後、室温まで冷却する。
つ、室温〜373K(100℃) での熱膨張率が13×10-6／K 以
上である高熱膨張率の機械構造用鋼材の開発。 【構成】Ｃ：0.4 〜２％、Si：0.5 〜3.0 ％、Mn：2.5
％未満、Cr：0.5 ％未満、Al：1.5 ％未満、Al＋Si：0.
6 〜4.5 ％、さらに必要により、Ｂ：0.0005％以上、N
i：３％以下、Mo：２％以下、Cu：２％以下、Ｎ：0.03
％以下の１種もしくは２種以上を含有し、および／また
はＳ：0.02〜0.2 ％、Te：0.001 〜0.1 ％、Pb：0.001
〜0.5 ％、Ca：0.001 〜0.02％、およびBi：0.001 〜0.
5 ％の被快削元素を１種もしくは２種以上 残部Feおよび不可避的不純物元素から成る鋼組成を有
し、体積率で30％以上70％以下のオーステナイトと残部
がベイナイトもしくはベイナイトとマルテンサイトであ
る複合組織から成る。製造に際しては、Ac1 点以上に加
熱した後、パーライトを生成する臨界冷却速度よりも大
きい冷却速度でMs点以上550 ℃以下の温度域に冷却し、
当該温度域で恒温保持した後、室温まで冷却する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、降伏強度が343 MPa (3
5kgf/mm2) 以上で、かつ、室温〜373K(100℃３での熱膨
張率が13×10-6／℃以上である高強度・高熱膨張率鋼材
とその製造方法に関する。
5kgf/mm2) 以上で、かつ、室温〜373K(100℃３での熱膨
張率が13×10-6／℃以上である高強度・高熱膨張率鋼材
とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、鋼と非鉄金属材料とが共用される
場合が増加してきている。特に各種機械装置の軽量化が
求められて、鋼の代用としてアルミニウムあるいはアル
ミニウム合金などの非鉄金属材料の使用が増加しつつあ
る。これらの軽量金属材料は強度が比較的低いために高
強度の鋼との併用で機械の強度と軽量化との両立がはか
られている。
場合が増加してきている。特に各種機械装置の軽量化が
求められて、鋼の代用としてアルミニウムあるいはアル
ミニウム合金などの非鉄金属材料の使用が増加しつつあ
る。これらの軽量金属材料は強度が比較的低いために高
強度の鋼との併用で機械の強度と軽量化との両立がはか
られている。
【０００３】これらの非鉄合金は一般に鋼よりも熱膨張
率が大きいため、熱膨張率の差異に起因する技術トラブ
ルがみられるが、熱膨張率は材料固有の物理的特性であ
るため、それを調整・変更することは不可能とされてい
た。
率が大きいため、熱膨張率の差異に起因する技術トラブ
ルがみられるが、熱膨張率は材料固有の物理的特性であ
るため、それを調整・変更することは不可能とされてい
た。
【０００４】しかしながら、鋼に関してはフェライトと
よばれる体心立方の結晶構造をもつものとオーステナイ
トとよばれる面心立方の結晶構造をもつものの２種があ
って、室温では前者が、高温では後者が安定な相になっ
ている。オーステナイトはフェライトよりも熱膨張率が
大きいため、オーステナイト相の鋼 (例：オーステナイ
ト系ステンレス鋼) では熱膨張率が通常のフェライト相
の鋼の約1.5 倍程度の大きな熱膨張率をもっている。フ
ェライト相の鋼にオーステナイト相を混在させることが
できれば熱膨張率は両相の値の間で自由に変化させるこ
とができる。
よばれる体心立方の結晶構造をもつものとオーステナイ
トとよばれる面心立方の結晶構造をもつものの２種があ
って、室温では前者が、高温では後者が安定な相になっ
ている。オーステナイトはフェライトよりも熱膨張率が
大きいため、オーステナイト相の鋼 (例：オーステナイ
ト系ステンレス鋼) では熱膨張率が通常のフェライト相
の鋼の約1.5 倍程度の大きな熱膨張率をもっている。フ
ェライト相の鋼にオーステナイト相を混在させることが
できれば熱膨張率は両相の値の間で自由に変化させるこ
とができる。
【０００５】そうした考えに基づく新技術の例として、
特開昭61−252912号公報にはクランクシャフトとアルミ
合金製シリンダブロックとの組み合わせにより軸受け部
のメタルクリアランスの温度変化を小さく抑えてメタル
軸受けの焼き付きを防止する技術が開示されており、そ
の実現手段として球状黒鉛鋳鉄製のクランク軸をオース
テンパ処理して残留オーステナイト量が30〜50％となる
ようにする、という提案が開示されている。
特開昭61−252912号公報にはクランクシャフトとアルミ
合金製シリンダブロックとの組み合わせにより軸受け部
のメタルクリアランスの温度変化を小さく抑えてメタル
軸受けの焼き付きを防止する技術が開示されており、そ
の実現手段として球状黒鉛鋳鉄製のクランク軸をオース
テンパ処理して残留オーステナイト量が30〜50％となる
ようにする、という提案が開示されている。
【０００６】一方、熱膨張率の調整とは目的を異にして
いるが、特公昭58−42246 号公報において、Ｃ：0.4 〜
0.85％、Si：1.4 〜2.5 ％、Mn：0.3 〜1.0 ％の鋼をオ
ーステナイト化後380 〜480 ℃で恒温保持する処理によ
って残留オーステナイト量を30〜60％にした高強度鋼帯
の製造方法が開示されている。
いるが、特公昭58−42246 号公報において、Ｃ：0.4 〜
0.85％、Si：1.4 〜2.5 ％、Mn：0.3 〜1.0 ％の鋼をオ
ーステナイト化後380 〜480 ℃で恒温保持する処理によ
って残留オーステナイト量を30〜60％にした高強度鋼帯
の製造方法が開示されている。
【０００７】この特公昭58−42246 号公報に開示される
方法は、精密機械用小物部品に使用される高強度熱処理
鋼帯の延性を向上させるために65〜85％のベイナイト組
織と残留オーステナイトの複合組織にするという製造方
法であり、本発明の対象とする熱膨張率増加のための方
法とは目的が全く異なる。
方法は、精密機械用小物部品に使用される高強度熱処理
鋼帯の延性を向上させるために65〜85％のベイナイト組
織と残留オーステナイトの複合組織にするという製造方
法であり、本発明の対象とする熱膨張率増加のための方
法とは目的が全く異なる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の一般
的な目的は、降伏強度が343 MPa (35kgf/mm2) 以上の機
械構造用鋼材で、かつ、室温〜373K(100℃) での熱膨張
率が13×10-6／K 以上である高熱膨張率鋼材とその製造
方法を提供することである。
的な目的は、降伏強度が343 MPa (35kgf/mm2) 以上の機
械構造用鋼材で、かつ、室温〜373K(100℃) での熱膨張
率が13×10-6／K 以上である高熱膨張率鋼材とその製造
方法を提供することである。
【０００９】そこで、本発明者は、かかる目的を達成す
べく種々検討を重ね、まず、従来技術の見直しと、整理
を次のように行った。 オーステナイト系ステンレス鋼(JIS−G4303 など) 特公昭58−42246 号公報 特開平１−108842号公報。
べく種々検討を重ね、まず、従来技術の見直しと、整理
を次のように行った。 オーステナイト系ステンレス鋼(JIS−G4303 など) 特公昭58−42246 号公報 特開平１−108842号公報。
【００１０】(1) オーステナイト系ステンレス鋼：鋼に
関してはフェライト相とよばれる体心立方の結晶構造を
もつものとオーステナイト相とよばれる面心立方の結晶
構造をもつものの２種があって、普通の鋼材では、室温
では前者が、高温では後者が安定な相になっている。し
かしながら、Cr、Niの多量適正含有で室温でもオーステ
ナイト相が安定になる合金鋼があり、オーステナイト系
ステンレス鋼として総称されている合金鋼があって、広
く使用されている。
関してはフェライト相とよばれる体心立方の結晶構造を
もつものとオーステナイト相とよばれる面心立方の結晶
構造をもつものの２種があって、普通の鋼材では、室温
では前者が、高温では後者が安定な相になっている。し
かしながら、Cr、Niの多量適正含有で室温でもオーステ
ナイト相が安定になる合金鋼があり、オーステナイト系
ステンレス鋼として総称されている合金鋼があって、広
く使用されている。
【００１１】オーステナイト相はフェライト相よりも熱
膨張率が大きいため、オーステナイト系ステンレス鋼の
熱膨張率はフェライト系の一般鋼材の熱膨張率よりも約
1.5倍大きい。したがって、オーステナイト系ステンレ
ス鋼を用いれば通常の機械構造用鋼よりも大きな熱膨張
率をもたせることができる。しかしながら、オーステナ
イト鋼は次の３つの欠点があるため、高熱膨張率の機械
構造用鋼としては使用できない： 降伏強度が低い：強度を考慮している機械構造用鋼で
は、多くの場合、降伏強度が343 MPa (35kgf/mm2) 以上
必要である [このことは、JIS-G3113(鉄筋コンクリート
用鋼棒) 、G4051(機械構造用炭素鋼鋼材) 、G4102 〜41
09 (各種の合金鋼材) などで示されている] しかしながら、オーステナイト系鋼材では降伏強度 (耐
力) は196 MPa(20kgf/mm2)前後であって、強度を考慮す
る必要のある機械構造用鋼としては強度が不足する。
膨張率が大きいため、オーステナイト系ステンレス鋼の
熱膨張率はフェライト系の一般鋼材の熱膨張率よりも約
1.5倍大きい。したがって、オーステナイト系ステンレ
ス鋼を用いれば通常の機械構造用鋼よりも大きな熱膨張
率をもたせることができる。しかしながら、オーステナ
イト鋼は次の３つの欠点があるため、高熱膨張率の機械
構造用鋼としては使用できない： 降伏強度が低い：強度を考慮している機械構造用鋼で
は、多くの場合、降伏強度が343 MPa (35kgf/mm2) 以上
必要である [このことは、JIS-G3113(鉄筋コンクリート
用鋼棒) 、G4051(機械構造用炭素鋼鋼材) 、G4102 〜41
09 (各種の合金鋼材) などで示されている] しかしながら、オーステナイト系鋼材では降伏強度 (耐
力) は196 MPa(20kgf/mm2)前後であって、強度を考慮す
る必要のある機械構造用鋼としては強度が不足する。
【００１２】高価である：オーステナイト鋼はオース
テナイト相を安定にするために高価なNi、Crを多量に添
加しており非常に高価であるため、機械構造用鋼として
使用困難である。
テナイト相を安定にするために高価なNi、Crを多量に添
加しており非常に高価であるため、機械構造用鋼として
使用困難である。
【００１３】低温を経ると熱膨張率が低下する：機械
構造用鋼では、寒冷地でも使用できるように、−213K
(−60℃) まで冷却されたあとでも安定した大きな熱膨
張率の維持が必要であるが、オーステナイトステンレス
鋼のオーステナイト相はこうした実用に耐えない不安定
なものが多く、安定化をはかればNiをさらに多量に含有
させる必要があって極めて高価になる。
構造用鋼では、寒冷地でも使用できるように、−213K
(−60℃) まで冷却されたあとでも安定した大きな熱膨
張率の維持が必要であるが、オーステナイトステンレス
鋼のオーステナイト相はこうした実用に耐えない不安定
なものが多く、安定化をはかればNiをさらに多量に含有
させる必要があって極めて高価になる。
【００１４】(2) 特公昭58−42246 号公報の方法：Ｃ：
0.4 〜0.85％、Si：1.4 〜2.5 ％、Mn：0.3 〜1.0 ％の
鋼であるため、焼入性が低くて TTT線図の臨界冷却速度
以上の冷却速度Ac3 点以上から380 〜480℃の温度域に
急冷することは、この方法におけるように板厚１mmの鋼
帯板だから可能なのであって、機械部品を対象とした場
合よほどの小物部品でなければならず、一般の機械部品
に対してこのような成分の鋼でそのような熱処理方法で
は、上述の本発明の目的を達成することは困難である。
0.4 〜0.85％、Si：1.4 〜2.5 ％、Mn：0.3 〜1.0 ％の
鋼であるため、焼入性が低くて TTT線図の臨界冷却速度
以上の冷却速度Ac3 点以上から380 〜480℃の温度域に
急冷することは、この方法におけるように板厚１mmの鋼
帯板だから可能なのであって、機械部品を対象とした場
合よほどの小物部品でなければならず、一般の機械部品
に対してこのような成分の鋼でそのような熱処理方法で
は、上述の本発明の目的を達成することは困難である。
【００１５】(3) 特開平１−108342号公報：Ｃ：0.5 〜
2.5 ％、Si：1.0 〜4.0 ％、Mn：0.6 ％以下の鋼である
ため、焼入性が低くて、そのため熱処理を行う機械部品
の場合よほどの小物部品でなければならず、一般の機械
部品を製作してもそのための熱処理方法を実現すること
は困難である。また、この発明は「鉄系鋳物」に関する
提案であるから、これによって熱間圧延鋼材が教えられ
ることはない。
2.5 ％、Si：1.0 〜4.0 ％、Mn：0.6 ％以下の鋼である
ため、焼入性が低くて、そのため熱処理を行う機械部品
の場合よほどの小物部品でなければならず、一般の機械
部品を製作してもそのための熱処理方法を実現すること
は困難である。また、この発明は「鉄系鋳物」に関する
提案であるから、これによって熱間圧延鋼材が教えられ
ることはない。
【００１６】かくして、本発明のより具体的目的は、安
価であって、機械構造用の熱間圧延材として利用できる
降伏強度が343 MPa (35kgf/mm2) 以上の機械構造用鋼材
で、かつ、室温〜373K(100℃) での熱膨張率が13×10-6
／℃以上である高熱膨張率鋼材とその製造方法を提供す
ることである。
価であって、機械構造用の熱間圧延材として利用できる
降伏強度が343 MPa (35kgf/mm2) 以上の機械構造用鋼材
で、かつ、室温〜373K(100℃) での熱膨張率が13×10-6
／℃以上である高熱膨張率鋼材とその製造方法を提供す
ることである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】ここに、本発明の要旨と
するところは、次の通りである。 (1) 質量％で、Ｃ：0.40〜2.0 ％、Si：0.50〜3.0 ％、
Mn：2.50％未満、Cr：0.50％未満、Al：1.5 ％未満、Al
＋Si：0.6 〜4.5 ％、さらに必要により、Ｂ：0.01％以
下、Ni：３％以下、Mo：２％以下、Cu：２％以下、およ
びＮ：0.03％以下の１種もしくは２種以上を含有し、お
よび／またはＳ：0.02〜0.2 ％、Te：0.001 〜0.1 ％、
Pb：0.001 〜0.5 ％、Ca：0.001 〜0.02％、およびBi：
0.001 〜0.5 ％の被削性向上元素を１種もしくは２種以
上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物元素から成る
鋼組成を有し、体積率で30％以上70％以下のオーステナ
イトと残部がベイナイトもしくはベイナイトとマルテン
サイトである複合組織から成り、降伏強度が343 MPa (3
5kgf/mm2) 以上、かつ、室温〜100 ℃での熱膨張率が13
×10-6／℃以上である高強度・高熱膨張率鋼材である。
するところは、次の通りである。 (1) 質量％で、Ｃ：0.40〜2.0 ％、Si：0.50〜3.0 ％、
Mn：2.50％未満、Cr：0.50％未満、Al：1.5 ％未満、Al
＋Si：0.6 〜4.5 ％、さらに必要により、Ｂ：0.01％以
下、Ni：３％以下、Mo：２％以下、Cu：２％以下、およ
びＮ：0.03％以下の１種もしくは２種以上を含有し、お
よび／またはＳ：0.02〜0.2 ％、Te：0.001 〜0.1 ％、
Pb：0.001 〜0.5 ％、Ca：0.001 〜0.02％、およびBi：
0.001 〜0.5 ％の被削性向上元素を１種もしくは２種以
上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物元素から成る
鋼組成を有し、体積率で30％以上70％以下のオーステナ
イトと残部がベイナイトもしくはベイナイトとマルテン
サイトである複合組織から成り、降伏強度が343 MPa (3
5kgf/mm2) 以上、かつ、室温〜100 ℃での熱膨張率が13
×10-6／℃以上である高強度・高熱膨張率鋼材である。
【００１８】(2) 質量％で、Ｃ：0.4 〜２％、Si：0.5
〜3.0 ％、Mn：2.5 ％未満、Cr：0.5 ％未満、Al：1.5
％未満、Al＋Si：0.6 〜4.5 ％、さらに必要により、
Ｂ：0.01％以下、Ni：３％以下、Mo：２％以下、Cu：２
％以下、およびＮ：0.03％以下の１種もしくは２種以上
を含有し、および／またはＳ：0.02〜0.2 ％、Te：0.00
1 〜0.1 ％、Pb：0.001 〜0.5 ％、Ca：0.001 〜0.02
％、およびBi：0.001 〜0.5 ％の被削性向上元素を１種
もしくは２種以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純
物元素から成る鋼組成を有する鋼を、Ac1 点以上に加熱
した後、パーライトを生成する臨界冷却速度よりも大き
い冷却速度でMs点以上550 ℃以下の温度域に冷却し、当
該温度域で恒温保持した後、室温まで冷却することを特
徴とする、体積率で30％以上70％以下のオーステナイト
と残部がベイナイトもしくはベイナイトとマルテンサイ
トである複合組織から成り、降伏強度が343 MPa (35kgf
/mm2) 以上、かつ、室温〜100 ℃での熱膨張率が13×10
-6／℃以上である高強度・高熱膨張率鋼材の製造方法で
ある。
〜3.0 ％、Mn：2.5 ％未満、Cr：0.5 ％未満、Al：1.5
％未満、Al＋Si：0.6 〜4.5 ％、さらに必要により、
Ｂ：0.01％以下、Ni：３％以下、Mo：２％以下、Cu：２
％以下、およびＮ：0.03％以下の１種もしくは２種以上
を含有し、および／またはＳ：0.02〜0.2 ％、Te：0.00
1 〜0.1 ％、Pb：0.001 〜0.5 ％、Ca：0.001 〜0.02
％、およびBi：0.001 〜0.5 ％の被削性向上元素を１種
もしくは２種以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純
物元素から成る鋼組成を有する鋼を、Ac1 点以上に加熱
した後、パーライトを生成する臨界冷却速度よりも大き
い冷却速度でMs点以上550 ℃以下の温度域に冷却し、当
該温度域で恒温保持した後、室温まで冷却することを特
徴とする、体積率で30％以上70％以下のオーステナイト
と残部がベイナイトもしくはベイナイトとマルテンサイ
トである複合組織から成り、降伏強度が343 MPa (35kgf
/mm2) 以上、かつ、室温〜100 ℃での熱膨張率が13×10
-6／℃以上である高強度・高熱膨張率鋼材の製造方法で
ある。
【００１９】
【作用】次に、本発明の作用について説明する。本発明
においては、特公昭58−42246 号公報に開示されている
ようなオーステンパ処理として知られている高温変態処
理によって、主としてベイナイトとオーステナイトとの
混合組織を得ようとするものであるが、公知の成分系の
鋼では、得られる残留オーステナイトの量が少なく、か
つ不安定で低温 [−213K (−60℃)]になると残留オース
テナイトがマルテンサイトに変態してしまって残留オー
ステナイトの量が一段と減少するため安定した高熱膨張
率の機械構造用鋼としての要求に応えられないことが判
明した。
においては、特公昭58−42246 号公報に開示されている
ようなオーステンパ処理として知られている高温変態処
理によって、主としてベイナイトとオーステナイトとの
混合組織を得ようとするものであるが、公知の成分系の
鋼では、得られる残留オーステナイトの量が少なく、か
つ不安定で低温 [−213K (−60℃)]になると残留オース
テナイトがマルテンサイトに変態してしまって残留オー
ステナイトの量が一段と減少するため安定した高熱膨張
率の機械構造用鋼としての要求に応えられないことが判
明した。
【００２０】そのため、本発明では、オーステンパ処理
による残留オーステンパ量を増加させ、かつ、低温にさ
らされてもマルテンサイト化しにくい安定な残留オース
テナイトを得るためには、SiとAlの複合添加とCr含有量
の低減を行うのである。
による残留オーステンパ量を増加させ、かつ、低温にさ
らされてもマルテンサイト化しにくい安定な残留オース
テナイトを得るためには、SiとAlの複合添加とCr含有量
の低減を行うのである。
【００２１】また、オーステンパ処理で安定な残留オー
ステナイトを多量に生成させるためにはオーステンパ処
理での冷却時に、パーライト変態が生起しないことが極
めて重要であるため、機械構造用鋼として充分な焼入性
を確保するために、パーライト変態を遅延する合金元素
であるMn、Ni、Mo、Cu、Ｂ、ＮをAl、Siとともに活用す
るのである。
ステナイトを多量に生成させるためにはオーステンパ処
理での冷却時に、パーライト変態が生起しないことが極
めて重要であるため、機械構造用鋼として充分な焼入性
を確保するために、パーライト変態を遅延する合金元素
であるMn、Ni、Mo、Cu、Ｂ、ＮをAl、Siとともに活用す
るのである。
【００２２】一方、焼入性向上手段として最もよく用い
られているCrは含有量が多くなるとオーステンパ処理で
生成する残留オーステナイトが低温で不安定になってマ
ルテンサイト化しやすくなるので、その活用を制限する
のである。
られているCrは含有量が多くなるとオーステンパ処理で
生成する残留オーステナイトが低温で不安定になってマ
ルテンサイト化しやすくなるので、その活用を制限する
のである。
【００２３】このように、本発明は上述のような技術課
題に対して機械構造用熱間圧延鋼材の組成を適正に調整
すること、さらにその鋼に適正な熱処理を施すことによ
って、上記の技術課題を解決しようとするのであって、
ここに、本発明において鋼組成および製造条件を上述の
ように制限する理由を説明する。なお、本明細書におい
て特にことわりがない限り、鋼組成を示す「％」は「質
量％」である。
題に対して機械構造用熱間圧延鋼材の組成を適正に調整
すること、さらにその鋼に適正な熱処理を施すことによ
って、上記の技術課題を解決しようとするのであって、
ここに、本発明において鋼組成および製造条件を上述の
ように制限する理由を説明する。なお、本明細書におい
て特にことわりがない限り、鋼組成を示す「％」は「質
量％」である。
【００２４】(1) Ｃ：0.40〜2.0 ％、好ましくは0.80〜
1.50％ Ｃ含有量は鋼材の要求される特性に応じて選定される
が、添加量が0.4 ％以下では残留オーステナイト量が30
％未満になるため下限値を0.4 ％とした。また、Ｃ含有
量が２％を越えると熱処理時にＣが完全にはオーステナ
イト中に固溶しきれなくなるので、上限を２％とした。
1.50％ Ｃ含有量は鋼材の要求される特性に応じて選定される
が、添加量が0.4 ％以下では残留オーステナイト量が30
％未満になるため下限値を0.4 ％とした。また、Ｃ含有
量が２％を越えると熱処理時にＣが完全にはオーステナ
イト中に固溶しきれなくなるので、上限を２％とした。
【００２５】目標とする残留オーステナイト量30％以上
を安定して実現するにはＣ量は0.80％以上が好ましく、
また熱間圧延鋼材として製造する際の熱間圧延時に割れ
を発生しないで安定して生産できるためにはＣ量は1.50
％以下が好ましい。
を安定して実現するにはＣ量は0.80％以上が好ましく、
また熱間圧延鋼材として製造する際の熱間圧延時に割れ
を発生しないで安定して生産できるためにはＣ量は1.50
％以下が好ましい。
【００２６】(2) Si：0.50〜3.0 ％、好ましくは1.0 〜
2.5 ％ Siは通常の鋼において含有されるように脱酸剤としての
作用および固溶強化と焼入性向上による機械的性質改善
の作用もあるが、本発明ではそれらの作用よりも本発明
にかかる熱処理において生成させる残留オーステナイト
の量と安定性を増加させるうえで極めて重要な作用効果
を有している。
2.5 ％ Siは通常の鋼において含有されるように脱酸剤としての
作用および固溶強化と焼入性向上による機械的性質改善
の作用もあるが、本発明ではそれらの作用よりも本発明
にかかる熱処理において生成させる残留オーステナイト
の量と安定性を増加させるうえで極めて重要な作用効果
を有している。
【００２７】Si量が0.5 ％以下では残留オーステナイト
の量が30％以上にはならない。また、Si量が３％を越え
ると鋼の融点が低下して熱間圧延時に割れ発生が頻発す
る。このためSi量は下限値を0.50％、上限値を3.0 ％と
した。
の量が30％以上にはならない。また、Si量が３％を越え
ると鋼の融点が低下して熱間圧延時に割れ発生が頻発す
る。このためSi量は下限値を0.50％、上限値を3.0 ％と
した。
【００２８】Siの必要量は後述するAlとの複合作用があ
って、Al含有量との兼ね合いでその必要量が定まるが、
1.0 ％以上あればAl量によらず安定した残留オーステナ
イト量が得られ、またSi量が2.5 ％以下では高温に加熱
する熱間鍛造加工でも鍛造割れ発生の危険が少なくなる
ので、1.0 〜2.5 ％を好ましい範囲とした。
って、Al含有量との兼ね合いでその必要量が定まるが、
1.0 ％以上あればAl量によらず安定した残留オーステナ
イト量が得られ、またSi量が2.5 ％以下では高温に加熱
する熱間鍛造加工でも鍛造割れ発生の危険が少なくなる
ので、1.0 〜2.5 ％を好ましい範囲とした。
【００２９】(3) Mn：2.50％未満、好ましくは1.0 〜2.
0 ％ Mnは鋼の焼入性を向上させ機械部品を熱処理してベイナ
イトと残留オーステナイト (一部マルテンサイトを含ん
でもよい) の混合組織をつくるうえで不可欠の合金元素
である。ＣとSiだけでは焼入性が不十分で多くの場合、
熱処理時にパーライト変態をともなってその後のベイナ
イトと残留オーステナイトの生成に支障をきたすので、
一般的用途には１％以上の含有が好ましい。添加量が2.
5 ％を越えると熱間圧延時に割れを発生しやすくなり、
2.0 ％を越えると残留オーステナイト生成のための所要
熱処理時間が長くなるので1.0 〜2.0 ％を好ましい範囲
とした。
0 ％ Mnは鋼の焼入性を向上させ機械部品を熱処理してベイナ
イトと残留オーステナイト (一部マルテンサイトを含ん
でもよい) の混合組織をつくるうえで不可欠の合金元素
である。ＣとSiだけでは焼入性が不十分で多くの場合、
熱処理時にパーライト変態をともなってその後のベイナ
イトと残留オーステナイトの生成に支障をきたすので、
一般的用途には１％以上の含有が好ましい。添加量が2.
5 ％を越えると熱間圧延時に割れを発生しやすくなり、
2.0 ％を越えると残留オーステナイト生成のための所要
熱処理時間が長くなるので1.0 〜2.0 ％を好ましい範囲
とした。
【００３０】(4) Cr：0.5 ％未満、好ましくは0.10％以
下 Crは一般に焼入性向上手段として最もよく用いられてい
る合金元素であるが、本発明の場合、Cr含有量が0.50％
以上含有するとオーステンパ処理で生成する残留オース
テナイトの量が非常に少なくなり、しかも不安定になる
ためベイナイトとマルテンサイトの混合組織になってし
まう。低温ではさらに不安定になってマルテンサイト化
しやすくなるので、残留オーステナイトが−60℃でも安
定であるためには0.10％以下が好ましい。
下 Crは一般に焼入性向上手段として最もよく用いられてい
る合金元素であるが、本発明の場合、Cr含有量が0.50％
以上含有するとオーステンパ処理で生成する残留オース
テナイトの量が非常に少なくなり、しかも不安定になる
ためベイナイトとマルテンサイトの混合組織になってし
まう。低温ではさらに不安定になってマルテンサイト化
しやすくなるので、残留オーステナイトが−60℃でも安
定であるためには0.10％以下が好ましい。
【００３１】(5) Al：1.5 ％未満、好ましくは0.05〜1.
0 ％ Alは残留オーステナイトの量と安定性を向上させるに有
効な元素である。Alは一般に脱酸剤として鋼中に添加さ
れるが、その程度の含有では本発明の目的である30％以
上の安定な残留オーステナイトを生成させるのに有効な
作用効果が少なく、残留オーステナイトの安定化のため
には0.05％以上の含有が望ましい。一方、多量にAlを添
加すると熱間加工性が劣化するのでAl含有は1.5 ％未
満、好ましくは1.0 ％以下とする。
0 ％ Alは残留オーステナイトの量と安定性を向上させるに有
効な元素である。Alは一般に脱酸剤として鋼中に添加さ
れるが、その程度の含有では本発明の目的である30％以
上の安定な残留オーステナイトを生成させるのに有効な
作用効果が少なく、残留オーステナイトの安定化のため
には0.05％以上の含有が望ましい。一方、多量にAlを添
加すると熱間加工性が劣化するのでAl含有は1.5 ％未
満、好ましくは1.0 ％以下とする。
【００３２】(6) Al＋Si：0.6 〜4.5 ％、好ましくは1.
05〜3.5 ％ オーステンパ処理後の鋼材もしくは鋼部品が低温にさら
されてもマルテンサイト化しにくい安定な残留オーステ
ナイトであるためには、SiとAlの複合添加が単独添加よ
りも有効であることが判明した。こうした複合添加の効
果はAl＋Siが0.6 ％以上になると現われるが、特に1.05
〜3.5 ％で作用効果が顕著であるので、1.05〜3.5 ％を
好ましい範囲とした。また、Al＋Siが 4.5％を越えると
極端に熱間加工性が劣化するので、上限を4.5 ％とし
た。
05〜3.5 ％ オーステンパ処理後の鋼材もしくは鋼部品が低温にさら
されてもマルテンサイト化しにくい安定な残留オーステ
ナイトであるためには、SiとAlの複合添加が単独添加よ
りも有効であることが判明した。こうした複合添加の効
果はAl＋Siが0.6 ％以上になると現われるが、特に1.05
〜3.5 ％で作用効果が顕著であるので、1.05〜3.5 ％を
好ましい範囲とした。また、Al＋Siが 4.5％を越えると
極端に熱間加工性が劣化するので、上限を4.5 ％とし
た。
【００３３】(7) Ｂ：0.01％以下、好ましくは0.001 〜
0.005 ％、Ni：3.0 ％以下、Mo：2.0％以下、Cu：2.0
％以下およびＮ：0.03％以下の１種もしくは２種以上 これらの合金元素はいずれも焼入性向上のために添加す
る元素である。本発明での熱処理はオーステナイトをMs
点〜550 ℃の温度域で恒温保持して30〜70％の残留オー
ステナイトを含む組織を生成するものであるから、オー
ステナイトが当該温度域にまで冷却される際にパーライ
トを生成するとたちまち残留オーステナイトの量が低下
するので、対象となる鋼材あるいは鋼部品の臨界冷却速
度をパーライトを生成する臨界冷却速度よりも小さくし
ておく必要がある。このためには、従来から適用されて
いる焼入性向上元素を添加含有させれば良いわけである
が、本発明においてはCrのところでみられたような残留
オーステナイトの安定性を損なうものであってはならな
い。同時に、Ms点〜550 ℃の温度域で恒温保持でオース
テナイトからベイナイトに変態しつつ残留オーステナイ
トの安定化が進むわけであるが、恒温保持時間が長くな
ると残留オーステナイトがその温度域でフェライトと炭
化物に熱分解してくるので焼入性向上元素が恒温保持で
オーステナイトからベイナイトに変態する時間をむやみ
に長くするようでは逆効果である。すなわち、本発明で
使用されるべき合金元素は、パーライト変態に対してそ
れを遅延させるという意味での焼入性向上作用が顕著で
あると同時に、恒温保持でオーステナイトからベイナイ
トに変態する際の変態時間が長くならないという、いわ
ばベイナイト焼入性の上昇が少ないとでも言うべき逆作
用をあわせもつものでなければならない。
0.005 ％、Ni：3.0 ％以下、Mo：2.0％以下、Cu：2.0
％以下およびＮ：0.03％以下の１種もしくは２種以上 これらの合金元素はいずれも焼入性向上のために添加す
る元素である。本発明での熱処理はオーステナイトをMs
点〜550 ℃の温度域で恒温保持して30〜70％の残留オー
ステナイトを含む組織を生成するものであるから、オー
ステナイトが当該温度域にまで冷却される際にパーライ
トを生成するとたちまち残留オーステナイトの量が低下
するので、対象となる鋼材あるいは鋼部品の臨界冷却速
度をパーライトを生成する臨界冷却速度よりも小さくし
ておく必要がある。このためには、従来から適用されて
いる焼入性向上元素を添加含有させれば良いわけである
が、本発明においてはCrのところでみられたような残留
オーステナイトの安定性を損なうものであってはならな
い。同時に、Ms点〜550 ℃の温度域で恒温保持でオース
テナイトからベイナイトに変態しつつ残留オーステナイ
トの安定化が進むわけであるが、恒温保持時間が長くな
ると残留オーステナイトがその温度域でフェライトと炭
化物に熱分解してくるので焼入性向上元素が恒温保持で
オーステナイトからベイナイトに変態する時間をむやみ
に長くするようでは逆効果である。すなわち、本発明で
使用されるべき合金元素は、パーライト変態に対してそ
れを遅延させるという意味での焼入性向上作用が顕著で
あると同時に、恒温保持でオーステナイトからベイナイ
トに変態する際の変態時間が長くならないという、いわ
ばベイナイト焼入性の上昇が少ないとでも言うべき逆作
用をあわせもつものでなければならない。
【００３４】こうした目的に合うものとして上記の５元
素が適正であると選択された。ただし、これらの元素と
いえども含有量が多すぎると恒温保持でオーステナイト
からベイナイトに変態する際の変態時間が長くなりすぎ
るので、含有量の上限を各々の数値に限定した。
素が適正であると選択された。ただし、これらの元素と
いえども含有量が多すぎると恒温保持でオーステナイト
からベイナイトに変態する際の変態時間が長くなりすぎ
るので、含有量の上限を各々の数値に限定した。
【００３５】(8) Ｓ：0.02〜0.2 ％、Te：0.001 〜0.1
％、Pb：0.001 〜0.5 ％、およびCa：0.001 〜0.02％、
Bi：0.001 〜0.5 ％から成る群から選んだ被削性向上元
素を１種もしくは２種以上 機械構造用鋼では部品加工の工程の中でほとんどといっ
ていいほど何らかの機械加工が施される。その場合いつ
も問題になるのが被削性であり、その向上は場合によっ
ては必須課題となることがある。
％、Pb：0.001 〜0.5 ％、およびCa：0.001 〜0.02％、
Bi：0.001 〜0.5 ％から成る群から選んだ被削性向上元
素を１種もしくは２種以上 機械構造用鋼では部品加工の工程の中でほとんどといっ
ていいほど何らかの機械加工が施される。その場合いつ
も問題になるのが被削性であり、その向上は場合によっ
ては必須課題となることがある。
【００３６】したがって、本発明においても既知のよう
な被削性向上が可能か否かは重要である。調査検討の結
果、本発明の鋼においてはこれら既知の被削性向上手段
は本発明の効果に何ら悪影響のないことが判明した。
な被削性向上が可能か否かは重要である。調査検討の結
果、本発明の鋼においてはこれら既知の被削性向上手段
は本発明の効果に何ら悪影響のないことが判明した。
【００３７】(9) Ac1 点以上、好ましくはAc3 点以上も
しくはAcm 点以上に加熱：鋼もしくは鋼部品を熱処理し
て体積率で30〜70％のオーステナイト組織を混在させる
ために、まず最初に必要な熱処理条件は鋼をオーステナ
イト化組織にすることである。
しくはAcm 点以上に加熱：鋼もしくは鋼部品を熱処理し
て体積率で30〜70％のオーステナイト組織を混在させる
ために、まず最初に必要な熱処理条件は鋼をオーステナ
イト化組織にすることである。
【００３８】この場合、Ac3 点以上もしくはAcm 点以上
に加熱して完全に全体をオーステナイト化することが望
ましいが、場合によってはAc1 点〜Ac3 点もしくはAcm
点の中間温度域に加熱することも可能である。
に加熱して完全に全体をオーステナイト化することが望
ましいが、場合によってはAc1 点〜Ac3 点もしくはAcm
点の中間温度域に加熱することも可能である。
【００３９】(10)パーライトを生成する臨界冷却速度よ
りも大きい冷却速度で冷却：オーステナイト化加熱の
後、オーステナイトをベイナイトと残留オーステナイト
との混合組織に変態させるためには、その変態に先立っ
てオーステナイトから冷却する途上でパーライトが生成
しないように臨界冷却速度よりも大きい冷却速度で冷却
する必要がある。なぜなら、パーライトが生成してしま
うと未変態のオーステナイトの量が低下するため、その
後の恒温変態で生成できる残留オーステナイトの量が低
下してしまうからである。
りも大きい冷却速度で冷却：オーステナイト化加熱の
後、オーステナイトをベイナイトと残留オーステナイト
との混合組織に変態させるためには、その変態に先立っ
てオーステナイトから冷却する途上でパーライトが生成
しないように臨界冷却速度よりも大きい冷却速度で冷却
する必要がある。なぜなら、パーライトが生成してしま
うと未変態のオーステナイトの量が低下するため、その
後の恒温変態で生成できる残留オーステナイトの量が低
下してしまうからである。
【００４０】(11)Ms点以上550 ℃以下の温度域に冷却
し、当該温度域で恒温保持した後、室温まで冷却する：
オーステナイトからの急冷温度をMs点以上550 ℃以下と
したのは、ベイナイト組織を変態生成させるためであ
る。Ms点以上なのは、この冷却過程でマルテンサイト変
態を起こさせないためであり、550 ℃以下なのはベイナ
イト変態を起こさせるためで、これ以上の温度ではパー
ライト変態の起こる温度域に入ってしまうからである。
し、当該温度域で恒温保持した後、室温まで冷却する：
オーステナイトからの急冷温度をMs点以上550 ℃以下と
したのは、ベイナイト組織を変態生成させるためであ
る。Ms点以上なのは、この冷却過程でマルテンサイト変
態を起こさせないためであり、550 ℃以下なのはベイナ
イト変態を起こさせるためで、これ以上の温度ではパー
ライト変態の起こる温度域に入ってしまうからである。
【００４１】当該温度域での恒温保持は、この温度域で
オーステナイトを恒温保持してベイナイトを生成させ、
それによって未変態オーステナイトを安定化して残留オ
ーステナイトにするためである。ベイナイト生成量が少
なすぎると未変態オーステナイトの安定化が不十分にな
り残留オーステナイトとして安定に存在し得なくなるた
め、充分な量のベイナイトの変態生成に必要な時間の恒
温保持が必要であるが、この必要時間は合金成分含有量
によって異なるので鋼種成分によって適正時間を見極め
なければならない。
オーステナイトを恒温保持してベイナイトを生成させ、
それによって未変態オーステナイトを安定化して残留オ
ーステナイトにするためである。ベイナイト生成量が少
なすぎると未変態オーステナイトの安定化が不十分にな
り残留オーステナイトとして安定に存在し得なくなるた
め、充分な量のベイナイトの変態生成に必要な時間の恒
温保持が必要であるが、この必要時間は合金成分含有量
によって異なるので鋼種成分によって適正時間を見極め
なければならない。
【００４２】(12)体積率で30％以上70％以下のオーステ
ナイトと残部がベイナイトもしくはベイナイトとマルテ
ンサイトである複合組織とする：室温〜100 ℃での熱膨
張率が13×10-6／℃以上にするためには、体積率で30％
以上のオーステナイトが残留存在していなければならな
い。一方、残留オーステナイトの量が70％ (体積) を越
えると、機械構造用鋼として必要な343 MPa(35kgf/mm2)
以上の降伏強度をもたせることが困難になる。
ナイトと残部がベイナイトもしくはベイナイトとマルテ
ンサイトである複合組織とする：室温〜100 ℃での熱膨
張率が13×10-6／℃以上にするためには、体積率で30％
以上のオーステナイトが残留存在していなければならな
い。一方、残留オーステナイトの量が70％ (体積) を越
えると、機械構造用鋼として必要な343 MPa(35kgf/mm2)
以上の降伏強度をもたせることが困難になる。
【００４３】(13)室温〜100 ℃での熱膨張率が13×10-6
／℃以上：各種機械装置の軽量化が求められて鋼とアル
ミニウムあるいはアルミニウム合金などの非鉄金属材料
との共用をはかる場合、これらの軽量金属材料は熱膨張
率が鋼より大きいためその不一致からさまざまな技術的
トラブルが発生するが、非鉄金属材料の熱膨張率の低下
には技術的限界があって今のところ完全には鋼の熱膨張
率と同じにはならない。そこで、鋼の熱膨張率を13×10
-6／℃以上にすることによって、両金属の熱膨張の差異
の解消がはかられる。
／℃以上：各種機械装置の軽量化が求められて鋼とアル
ミニウムあるいはアルミニウム合金などの非鉄金属材料
との共用をはかる場合、これらの軽量金属材料は熱膨張
率が鋼より大きいためその不一致からさまざまな技術的
トラブルが発生するが、非鉄金属材料の熱膨張率の低下
には技術的限界があって今のところ完全には鋼の熱膨張
率と同じにはならない。そこで、鋼の熱膨張率を13×10
-6／℃以上にすることによって、両金属の熱膨張の差異
の解消がはかられる。
【００４４】(14)降伏強度が343 MPa(35kgf/mm2)以上：
強度を考慮している機械構造用鋼では、多くの場合、降
伏強度が343 MPa(35kgf/mm2)以上必要である [このこと
は、JIS-G 3113 (鉄筋コンクリート用鋼棒) 、G4051(機
械構造用炭素鋼鋼材) 、G 4102〜4109 (各種の合金鋼鋼
材) 、などで示されている] 。したがって、機械構造用
鋼への用途を想定している本発明では、降伏強度は343
MPa(35kgf/mm2)以上なければならない。次に、実施例に
関連させて本発明の作用効果をさらに具体的に説明す
る。
強度を考慮している機械構造用鋼では、多くの場合、降
伏強度が343 MPa(35kgf/mm2)以上必要である [このこと
は、JIS-G 3113 (鉄筋コンクリート用鋼棒) 、G4051(機
械構造用炭素鋼鋼材) 、G 4102〜4109 (各種の合金鋼鋼
材) 、などで示されている] 。したがって、機械構造用
鋼への用途を想定している本発明では、降伏強度は343
MPa(35kgf/mm2)以上なければならない。次に、実施例に
関連させて本発明の作用効果をさらに具体的に説明す
る。
【００４５】
(実施例１)表１に示した各鋼を100 kg誘導加熱溶解炉で
溶製した後、得られたインゴットを充分に均熱処理して
から熱間鍛造で50mm×50mm断面の角材を鍛伸した。
溶製した後、得られたインゴットを充分に均熱処理して
から熱間鍛造で50mm×50mm断面の角材を鍛伸した。
【００４６】鋼種番号１、７、11、13、14は、いずれも
本発明鋼の成分範囲からはずれるものである。なお、Ac
1 、Ac3 、Ms点は鋼種番号15のものについて云えば、そ
れぞれ1008K (Ac1点) 、1073K (Ac3点) 、そして553K
(Ms点) であった。
本発明鋼の成分範囲からはずれるものである。なお、Ac
1 、Ac3 、Ms点は鋼種番号15のものについて云えば、そ
れぞれ1008K (Ac1点) 、1073K (Ac3点) 、そして553K
(Ms点) であった。
【００４７】表２に製造条件の組み合わせを示す。製造
条件１、２、３はいずれも本発明の方法である。製造条
件４、５はオーステンパ処理での塩浴中への急冷温度が
本発明からはずれているものである。
条件１、２、３はいずれも本発明の方法である。製造条
件４、５はオーステンパ処理での塩浴中への急冷温度が
本発明からはずれているものである。
【００４８】製造条件６は、寒冷地での使用環境を考慮
して、213K (−60℃) で２時間冷却保持したサブゼロ処
理 (深冷処理) を施し、製造条件１と比較してみたもの
である。
して、213K (−60℃) で２時間冷却保持したサブゼロ処
理 (深冷処理) を施し、製造条件１と比較してみたもの
である。
【００４９】残留オーステナイト量はフェライト相およ
びオーステナイト相からのＸ線の回折強度積分値から求
めた。熱膨張率は室温〜373K(100℃) の間の線膨張係数
から求めた。表３に実施例の結果をまとめて示す。
びオーステナイト相からのＸ線の回折強度積分値から求
めた。熱膨張率は室温〜373K(100℃) の間の線膨張係数
から求めた。表３に実施例の結果をまとめて示す。
【００５０】試験番号１では、Ｃ量が不足しているため
残留オーステナイト量が少なく、熱膨張率が小さすぎ
る。試験番号11は、Mn量が多すぎるため、熱間鍛造時に
熱間加工割れを発生し、実用に耐えられなかったもので
ある。試験番号13は、Cr含有量が多すぎたため、残留オ
ーステナイト量が少なく、熱膨張率が小さすぎたもので
ある。試験番号14および試験番号28の鋼14および鋼28で
は、Si＋Alの量が少なかったため、残留オーステナイト
量が少なく、熱膨張率が小さすぎたものである。
残留オーステナイト量が少なく、熱膨張率が小さすぎ
る。試験番号11は、Mn量が多すぎるため、熱間鍛造時に
熱間加工割れを発生し、実用に耐えられなかったもので
ある。試験番号13は、Cr含有量が多すぎたため、残留オ
ーステナイト量が少なく、熱膨張率が小さすぎたもので
ある。試験番号14および試験番号28の鋼14および鋼28で
は、Si＋Alの量が少なかったため、残留オーステナイト
量が少なく、熱膨張率が小さすぎたものである。
【００５１】試験番号31は、SiとAlの量が多すぎたた
め、鋼塊の熱間鍛造時に激しい割れ発生をおこし、熱間
圧延鋼材を製造することができなかった。試験番号33と
34は、試験番号13、14と同じくCr量の多すぎた鋼13とSi
＋Alの量が少なかった鋼14について、オーステンパ処理
後−60℃でサブゼロ処理した場合であるが、いずれの場
合もオーステンパで生成した残留オーステナイトの低温
における安定性は極めて不安定で、サブゼロでほとんど
の残留オーステナイトがマルテンサイトに変態してしま
う。このため、熱膨張率も極めて小さな値に下がってし
まう。
め、鋼塊の熱間鍛造時に激しい割れ発生をおこし、熱間
圧延鋼材を製造することができなかった。試験番号33と
34は、試験番号13、14と同じくCr量の多すぎた鋼13とSi
＋Alの量が少なかった鋼14について、オーステンパ処理
後−60℃でサブゼロ処理した場合であるが、いずれの場
合もオーステンパで生成した残留オーステナイトの低温
における安定性は極めて不安定で、サブゼロでほとんど
の残留オーステナイトがマルテンサイトに変態してしま
う。このため、熱膨張率も極めて小さな値に下がってし
まう。
【００５２】試験番号40はオーステンパでの恒温保持温
度が低すぎて残留オーステナイトが生成せずにマルテン
サイトになったものである。試験番号41はオーステンパ
での恒温保持温度が高すぎてパーライト変態が進行し残
留オーステナイトが生成しなかったものである。
度が低すぎて残留オーステナイトが生成せずにマルテン
サイトになったものである。試験番号41はオーステンパ
での恒温保持温度が高すぎてパーライト変態が進行し残
留オーステナイトが生成しなかったものである。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
【表３】
【００５６】
【発明の効果】以上に説明したごとく、本発明によれば
熱処理で極めて安定な残留オーステナイトを多量に生成
させ、それによって従来の機械構造用鋼では実現し得な
かった大きな熱膨張率と高い降伏強度を実現することが
できる。本発明により、降伏強度が343 MPa(35kgf/mm2)
以上の機械構造用鋼で、かつ、室温〜373K(100℃) での
熱膨張率が13×10-6/K以上である高強度・高熱膨張率
鋼、およびその鋼からなる部品を生産供給することが工
業的に可能になり、産業上極めて有用な効果がもたらさ
れる。
熱処理で極めて安定な残留オーステナイトを多量に生成
させ、それによって従来の機械構造用鋼では実現し得な
かった大きな熱膨張率と高い降伏強度を実現することが
できる。本発明により、降伏強度が343 MPa(35kgf/mm2)
以上の機械構造用鋼で、かつ、室温〜373K(100℃) での
熱膨張率が13×10-6/K以上である高強度・高熱膨張率
鋼、およびその鋼からなる部品を生産供給することが工
業的に可能になり、産業上極めて有用な効果がもたらさ
れる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/60
Claims (4)
- 【請求項１】 質量％で、 Ｃ：0.40〜2.0 ％、Si：0.50〜3.0 ％、Mn：2.50％未
満、 Cr：0.50％未満、Al：1.5 ％未満、Al＋Si：0.6 〜4.5
％、 残部Feおよび不可避的不純物元素から成る鋼組成を有
し、体積率で30％以上70％以下のオーステナイトと残部
がベイナイトもしくはベイナイトとマルテンサイトであ
る複合組織から成り、降伏強度が343 MPa (35kgf/mm2)
以上、かつ、室温〜100 ℃での熱膨張率が13×10-6／℃
以上である高強度・高熱膨張率鋼材。 - 【請求項２】 前記鋼組成が、さらに、質量％で、Ｂ：
0.01％以下、Ni：3.0 ％以下、Mo：2.0 ％以下、Cu：2.
0 ％以下およびＮ：0.03％以下から成る群から選んだ１
種もしくは２種以上を含有する請求項１記載の高強度・
高熱膨張率鋼材。 - 【請求項３】 前記鋼組成が、さらに、質量％で、Ｓ：
0.02〜0.2 ％、Te：0.001 〜0.1 ％、Pb：0.001 〜0.5
％、Ca：0.001 〜0.02％、およびBi：0.001〜0.5 ％か
ら成る群から選んだ１種もしくは２種以上の被削性向上
元素を含有する、請求項１または２記載の高強度・高熱
膨張率鋼材。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の鋼
組成を有する鋼を、Ac1 点以上に加熱した後、パーライ
トを生成する臨界冷却速度よりも大きい冷却速度でMs点
以上550 ℃以下の温度域に冷却し、当該温度域で恒温保
持した後、室温まで冷却することを特徴とする、体積率
で30％以上70％以下のオーステナイトと残部がベイナイ
トもしくはベイナイトとマルテンサイトである複合組織
から成り、降伏強度が343 MPa (35kgf/mm2) 以上、か
つ、室温〜100 ℃での熱膨張率が13×10-6／℃以上であ
る高強度・高熱膨張率鋼材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP429495A JPH08193239A (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | 高強度・高熱膨張率鋼材とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP429495A JPH08193239A (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | 高強度・高熱膨張率鋼材とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08193239A true JPH08193239A (ja) | 1996-07-30 |
Family
ID=11580504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP429495A Withdrawn JPH08193239A (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | 高強度・高熱膨張率鋼材とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08193239A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012521488A (ja) * | 2009-03-26 | 2012-09-13 | フェデラル−モーグル ブルシェイド ゲーエムベーハー | ピストンリングとシリンダーライナの製造用窒化可能な鋼組成物 |
| CN105063468A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-11-18 | 安徽蓝博旺机械集团合诚机械有限公司 | 一种叉车驱动桥半轴的锻造工艺 |
-
1995
- 1995-01-13 JP JP429495A patent/JPH08193239A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012521488A (ja) * | 2009-03-26 | 2012-09-13 | フェデラル−モーグル ブルシェイド ゲーエムベーハー | ピストンリングとシリンダーライナの製造用窒化可能な鋼組成物 |
| CN105063468A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-11-18 | 安徽蓝博旺机械集团合诚机械有限公司 | 一种叉车驱动桥半轴的锻造工艺 |
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