JPS61235541A - 非調質高強度靭性熱間加工鋼材 - Google Patents
非調質高強度靭性熱間加工鋼材Info
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- JPS61235541A JPS61235541A JP27239185A JP27239185A JPS61235541A JP S61235541 A JPS61235541 A JP S61235541A JP 27239185 A JP27239185 A JP 27239185A JP 27239185 A JP27239185 A JP 27239185A JP S61235541 A JPS61235541 A JP S61235541A
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、非調質高強度靭性熱間加工鋼材に関し、特に
本発明は、機械構造用の非調質高強度高靭性熱間加工鋼
材に関するものである。
本発明は、機械構造用の非調質高強度高靭性熱間加工鋼
材に関するものである。
（発明が解決しようとする問題点）
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って
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
工業的利益は犬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熱間加
工鋼材の開発が要望されている。
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って
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
工業的利益は犬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熱間加
工鋼材の開発が要望されている。
（問題点を解決するための手段）
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熱間加工鋼材“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
記載の成分組成によって前記目的を達成することができ
る。すなわち、本発明はＯ０．２７超え〜０．００８、
Ｓｉ０．１４超え〜０．００８％以下、ｈｔ ｏ、ｏｏ
ｓ 〜ｏ、ｏｓ％、Ｖ ０．０８〜０．００８、Ｎ ０
．００２〜０．００８ ％を含有し、さらに（３ｒ０．
２０〜〜０．６０ ％、Ｎｔ）０．００５〜０．０３％
、Ｔｉ０．ＯＱ５〜０．０３％のうちから選ばれる何れ
か１種または２種以上を含み、残部ＩＦｅと不可避的不
純物からなる熱間加工のまま使用することを特徴とする
非調質高強度靭性熱間加工鋼材に関する。
用することができる非調質高強度靭性熱間加工鋼材“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
記載の成分組成によって前記目的を達成することができ
る。すなわち、本発明はＯ０．２７超え〜０．００８、
Ｓｉ０．１４超え〜０．００８％以下、ｈｔ ｏ、ｏｏ
ｓ 〜ｏ、ｏｓ％、Ｖ ０．０８〜０．００８、Ｎ ０
．００２〜０．００８ ％を含有し、さらに（３ｒ０．
２０〜〜０．６０ ％、Ｎｔ）０．００５〜０．０３％
、Ｔｉ０．ＯＱ５〜０．０３％のうちから選ばれる何れ
か１種または２種以上を含み、残部ＩＦｅと不可避的不
純物からなる熱間加工のまま使用することを特徴とする
非調質高強度靭性熱間加工鋼材に関する。
次に本発明の詳細な説明する。
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ｏしかし、熱間加工のまま使
用する非調質熱間加工鋼材では、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
し、強度靭性ともに低いという欠点があった。そこで、
本発明者らは、このような非調質熱間加工鋼材の欠点を
補うべく種々の検討を行った。
、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ｏしかし、熱間加工のまま使
用する非調質熱間加工鋼材では、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
し、強度靭性ともに低いという欠点があった。そこで、
本発明者らは、このような非調質熱間加工鋼材の欠点を
補うべく種々の検討を行った。
本発明者らは、Ｖ、Ｈｂ、Ｔｉの析出硬化およびＭｎ、
Ｏｒ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。
Ｏｒ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、Ｎｂ、 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
いるのでおる。しかし、Ｎｂ、 Ｖを多量に添加すると
、強度増加紘著しいが、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
せて非調質高強度熱間加工鋼材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
調質鋼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った。
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
いるのでおる。しかし、Ｎｂ、 Ｖを多量に添加すると
、強度増加紘著しいが、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
せて非調質高強度熱間加工鋼材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
調質鋼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った。
本発明者らは比較的多量のＶを添加し、さらにＫｎ ＋
Ｏｒ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。
Ｏｒ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
（Ｉｎ ＋ Ｏｒ ）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、粒内フェライトの形成の
促進と微細フェライト＋パーライト組織とするため、Ｉ
ｎ、Ｏｒによる変態点の低下と共にフェライトの形成を
促進するＶの多量添加が必要条件である。
（Ｉｎ ＋ Ｏｒ ）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、粒内フェライトの形成の
促進と微細フェライト＋パーライト組織とするため、Ｉ
ｎ、Ｏｒによる変態点の低下と共にフェライトの形成を
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
得られる非調質熱間加工鋼材を提供することであり、例
えば第２図に示すように０．０９％Ｖを含有し、Ｍｎ量
を変化させてゆくと、、０４以上で著しい衝撃値の増加
がみられ、、５％Ｉｎ付近で飽和する。２．５％Ｉｎ以
上は靭性の劣化が著しい。
得られる非調質熱間加工鋼材を提供することであり、例
えば第２図に示すように０．０９％Ｖを含有し、Ｍｎ量
を変化させてゆくと、、０４以上で著しい衝撃値の増加
がみられ、、５％Ｉｎ付近で飽和する。２．５％Ｉｎ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 ）でも０．４５％Ｃで
降伏強さ５０ ｋｇｆ／ｗｚ２以上が得られている。
い冷却条件（１０℃／ ｍｉｎ ）でも０．４５％Ｃで
降伏強さ５０ ｋｇｆ／ｗｚ２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５０ｋｇｆＺＩＩＩｌｌ＆以上であるから、本発
明非調質熱間加工鋼材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。
強さは５０ｋｇｆＺＩＩＩｌｌ＆以上であるから、本発
明非調質熱間加工鋼材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
し、本発明の非調質熱間加工鋼材は熱間加工のまま使用
し、従来の調質処理構造用鋼材とほぼ、同等の強度と靭
性を有する鋼材である。
し、本発明の非調質熱間加工鋼材は熱間加工のまま使用
し、従来の調質処理構造用鋼材とほぼ、同等の強度と靭
性を有する鋼材である。
つぎに本発明非調質熱間加工鋼材の成分組成を限定する
理由を説明する。
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、Ｇは０．２７超え〜０．００８の
範囲内にする必要がある。
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、Ｇは０．２７超え〜０．００８の
範囲内にする必要がある。
Ｓｌ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％超えの必要がちし、一方０．
６０％を超えると靭性が劣化するので８１は０．１４超
え〜０．００８の範囲内にする必要がある。
あり強度確保上０．１４％超えの必要がちし、一方０．
６０％を超えると靭性が劣化するので８１は０．１４超
え〜０．００８の範囲内にする必要がある。
Ｉｎ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、、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って劣化する
のでＭｎは、２超え〜２．５％の範囲内にする必要があ
る。
の元素であり、、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って劣化する
のでＭｎは、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、０．０
１５％以下のときさらによい結果が得られる。
るためには０．０２０％以下にする必要があり、０．０
１５％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
であるので熱間加工鋼材としては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０．０
５％以下にする必要がある。
であるので熱間加工鋼材としては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０．０
５％以下にする必要がある。
Ａｔは脱酸剤として添加するが、一方Ａｔは鋼中に金属
Ａｔとして残存するとＮと結合してＡｔＮ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、ｈｔがｏ、ｏｏｓ％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Ａｔは０．００５〜０
．０５％の範囲内にする必要がある。
Ａｔとして残存するとＮと結合してＡｔＮ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、ｈｔがｏ、ｏｏｓ％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Ａｔは０．００５〜０
．０５％の範囲内にする必要がある。
■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
ェ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。
は調質材の代替のための強度確保が困難であり、粒内フ
ェ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Ａｔ５Ｔｉ、 Ｎｂ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ｏ、ｏｏｓｏ％より多い
と機械的特性がかえって劣化するのでＮは０．００２０
〜ｏ、ｏｏｓｏ％の範囲内にする必要がある。
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ｏ、ｏｏｓｏ％より多い
と機械的特性がかえって劣化するのでＮは０．００２０
〜ｏ、ｏｏｓｏ％の範囲内にする必要がある。
Ｏｒは母相の強化とともにＶと複合添加して靭性を向上
させる元素であり、０．２０％未満ではその効果が少な
く、０．６０％以上ではコストアップになるため上限と
した。
させる元素であり、０．２０％未満ではその効果が少な
く、０．６０％以上ではコストアップになるため上限と
した。
ＮｂおよびＴ１は、オーステナイト粒の微細化のために
添加するｔ、ｔＳ＜ｔ％元素である。Ｗｂはｏ、ｏｏｓ
％未満では、その効果がなく、また、０．０３％超では
それ以上添加しても炭窒化物が固溶しないため添加量に
相当する効果が期待できない。Ｔ１は０．００５％以下
では結晶粒の微細化作用がなく０．０３％超では靭性を
劣化させるため０．０３％を上限とした。
添加するｔ、ｔＳ＜ｔ％元素である。Ｗｂはｏ、ｏｏｓ
％未満では、その効果がなく、また、０．０３％超では
それ以上添加しても炭窒化物が固溶しないため添加量に
相当する効果が期待できない。Ｔ１は０．００５％以下
では結晶粒の微細化作用がなく０．０３％超では靭性を
劣化させるため０．０３％を上限とした。
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５０ｍ１１
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。
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。
なお同表中に記載の熱間加工鋼材は何れも転炉一連鋳−
圧延の諸工程を経て製造したものである。
圧延の諸工程を経て製造したものである。
隘１ ’−３は本発明熱間加工鋼材であや、ＩＶ＆１４
・５は比較鋼であり、鋼６は従来の焼入焼もどし処理を
行った＠（ＳＯφ鋼）である。
・５は比較鋼であり、鋼６は従来の焼入焼もどし処理を
行った＠（ＳＯφ鋼）である。
本発明鋼材１’１＆Ｌ１〜３は比較鋼材歯４，５に較べ
強度靭性ともにすぐれていることがわかる。
強度靭性ともにすぐれていることがわかる。
また従来鋼宛６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高強度靭性熱間加工鋼
材を提供することができる。
劣らない高強度で高靭性の非調質高強度靭性熱間加工鋼
材を提供することができる。
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。
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 (1)
- １、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
％を含有し、さらにＣｒ０．２０〜０．６０％、Ｎｂ０
．００５〜０．０３％、Ｔｉ０．００５〜０．０３％の
うちから選ばれる何れか１種または２種以上を含み、残
部Ｆｅと不可避的不純物からなる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熱間加工鋼材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27239185A JPS61235541A (ja) | 1985-12-05 | 1985-12-05 | 非調質高強度靭性熱間加工鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27239185A JPS61235541A (ja) | 1985-12-05 | 1985-12-05 | 非調質高強度靭性熱間加工鋼材 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14879181A Division JPS5852458A (ja) | 1981-09-22 | 1981-09-22 | 非調質高強度靭性鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61235541A true JPS61235541A (ja) | 1986-10-20 |
| JPH026828B2 JPH026828B2 (ja) | 1990-02-14 |
Family
ID=17513232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27239185A Granted JPS61235541A (ja) | 1985-12-05 | 1985-12-05 | 非調質高強度靭性熱間加工鋼材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61235541A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6379940A (ja) * | 1986-07-05 | 1988-04-09 | テイツセン・エ−デルシユタ−ルヴエルケ・アクチエンゲゼルシヤフト | マイクロアロイした構造用鋼 |
| JPS63118055A (ja) * | 1986-11-07 | 1988-05-23 | Daido Steel Co Ltd | 非調質鋼 |
| US5221373A (en) * | 1989-06-09 | 1993-06-22 | Thyssen Edelstahlwerke Ag | Internal combustion engine valve composed of precipitation hardening ferritic-pearlitic steel |
| WO2008135022A1 (de) * | 2007-05-03 | 2008-11-13 | Mahle International Gmbh | Mikrolegierter afp-stahl mit geringem ti-gehalt und aus diesem stahl hergestelltes bauteil für verbrennungsmotoren |
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-
1985
- 1985-12-05 JP JP27239185A patent/JPS61235541A/ja active Granted
Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH026828B2 (ja) | 1990-02-14 |
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