JPS6156235A - 高靭性非調質鋼の製造方法 - Google Patents

高靭性非調質鋼の製造方法

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JPS6156235A
JPS6156235A JP17887484A JP17887484A JPS6156235A JP S6156235 A JPS6156235 A JP S6156235A JP 17887484 A JP17887484 A JP 17887484A JP 17887484 A JP17887484 A JP 17887484A JP S6156235 A JPS6156235 A JP S6156235A
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JP
Japan
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toughness
rolling
steel
necessary
manufacturing
Prior art date
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Pending
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JP17887484A
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English (en)
Inventor
Mitsuyasu Nakakura
中倉 光康
Kiyoshi Suzuki
喜代志 鈴木
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.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、焼入れ焼もどしを省略する非調質によって
高靭性が得られ、各種機械構造用部品等の素材として好
適に利用される高靭性非調質鋼の製造方法に関するもの
である。
(従来技術) 従来、機械構造用部品等においてそれらの靭性を高める
ために焼入れ焼もどし処理を施すことが行われてきたが
、近年になって製造工程の簡略化ならびに省エネルギー
化等の観点から上記焼入れ焼もどしを省略しても高靭性
が得られる高靭性非調質鋼の開発ならびに採用が進んで
きている。この非調質鋼は、熱間加工時における加熱に
よってVやNbなとの特殊元素をオーステナイト中に固
溶させ、熱間加工後の空冷段階で加工されたオーステナ
イトが再結晶し、次に前記オーステナイトがフェライト
+パーライト組織に相変態し、前記VやNbは炭番窒化
物として析出して鋼を強化することを利用したものであ
る。
このような非調質鋼においては、従来より化学成分や熱
間加工条件等を規制することにより高靭性が得られるよ
うにする研究が進められており、例えばMn量を増加さ
せることも考えられた。しかしながら、Mn量を増加さ
せると被削性が劣るなどの問題があり、高靭性を得るた
めの手法の開発が望まれていた。
(発明の目的) この発明は上述した要望に鑑みてなされたもので、被削
性その他の特性を劣化させることなく靭性(衝撃値)に
優れた非調質鋼を得ることができる製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
(発明の構成) この発明による高靭性非調質鋼の製造方法は、重量%で
、C: 0.3〜0.5%、Si:0.15〜0.35
%、Mn:0.6〜1.5%、S:0.5%以下、Cr
:0.5〜1.2%、V+0.03〜0.15%、およ
び必要に応じてAl:0.01〜0.06%、N:0.
01〜0.025%、Ti:0.01〜0.06%。
Nb:0.03〜0.15%のうちの1種または2種以
上、同じく必要に応じてTe:0.OO1〜0.03%
、Ca:0.0003〜0.005%、 P b : 
O′、 02〜0.08%、Bi  :0.02〜0.
07%のうちの1種または2種以上を含み、残部Feお
よび不純物からなる鋼を素材とし、熱間圧延時の加熱温
度を9509C以上。
仕上圧延温度を950℃以下〜Ar、+40℃以上、圧
延後の冷却速度を5℃/min〜200”O/minと
するようにしたことを特徴としている。
この発明による高靭性非調質鋼の製造方法は、上記した
組成の鋼を素材とするものであるが、このよ゛うな成分
範囲(重量%)とした限定理由について説明する。
C:0.3〜0.5% Cは機械構造用部品等の強度を確保するのに必要な元素
であって、このために0.3%以上含有させる。しかし
、0.5%を超えると衝撃値が低下し、高靭性が得られ
なくなるので0.5%以下とした。
Si:0.15〜0.35%            
      iStは鋼の脱酸に有効な元素であり、十
分な脱酸効果を得るために0.15%以上含有させる。
しかし、多すぎると冷間加工性や被削性を劣化させるの
で、0.35%以下とした。
Mn:0.6〜1.5% Mnは鋼の脱酸・脱硫に有効であると同時に鋼の強度お
よび靭性を確保するのに有効な元素であり、このために
0.6%以上含有させる。しかし、多すぎると熱間圧延
後の冷却時にベイナイトが生成して靭性が低下し、また
被削性も悪化するので1.5%以下とした。
S:0.5%以下 SはMnS系の介在物量を増大して鋼の冷間加工性およ
び靭性な劣化させるので0.5%以下に抑制する必要が
あり、この観点からは少ない方がよい。しかし、S含有
量が著しく少ない場合には鋼の被削性が低下するので、
後述する被削性向上元素を適宜添加することによって、
被削性の改善をはかることも必要に応じて望ましい。
Cr:0.5〜1.2% Crは機械構造用部品等の強度および靭性を高めるのに
有効な元素であり、このためには0.5%以上含有させ
ることが必要である。しかし、Cr含有量が多すぎると
ベイナイトが生成しやすくなって靭性を低下させると同
時に被削性をも悪化させるので1.2%以下とした。
V: 0.03〜0.15% ■は熱間圧延時の加熱によってオーステナイト中に固溶
し、熱間圧延後の冷却時に初析フェライトやパーライト
中のフェライト中に炭化物や炭窒化物として析出して鋼
の強度および靭性を高めるのに有効な元素である。しか
し、0.03%未満では上記した炭化物や炭窒化物の析
出量が少なくなって十分な析出硬化を得ることができず
。
0.15%を超えると強度は上昇するが靭性が低下する
ため、0.03〜0.15%の範囲とした。
Al:0.01〜0.06%、N:0.01〜0.02
5%、Ti :0.01〜0.06%。
Nb:0.03〜0.15%のうちの1種または2種以
上 AM、N、Ti 、Nbはいずれも鋼の結晶粒をコント
ロールして機械構造用部品等の強度および靭性をより一
層高めるのに有効な元素であり、必要に応じてこれらの
1種または2種以上をAlについては0.01〜0.0
6%、Nについては0.01〜0.025%、Tiにつ
いては0.01〜0.06%、Nbについては0.03
〜0.15%の範囲で添加するのもよい。
Te:O,OOl 〜0.03%、Ca:0.0003
〜0.005%、Pb:0.02〜0.08%、Bi:
0.02〜0.07%のうちの1種または2種以上 Te、Ca、Pb、Biはいずれも鋼の被削性を向上さ
せるのに有効な元素であり、特にS含有量を低下させて
Sによる害を低減したことに伴う被削性の劣化を防止す
るのに有効であって、必要に応じてこれらの1種または
2種以上なTeについては0.001〜0.03%、C
aについては0.0003〜0.005%、Pbについ
ては0.02〜0.08%、Biについては0.02〜
0.07の範囲で添加するのもよい。
この発明による高靭性非調質鋼の製造方法では、上記し
た成分範囲の鋼を素材とし、熱間圧延時の加熱温度を9
50℃以上、仕上圧延温度を950’C以下〜ArI+
40℃以上、圧延後の冷却速度を5℃/win〜200
℃/minとするようにしているが、このような圧延条
件とした理由は次のとおりである。
まず、熱間圧延時の加熱温度を950℃以上としたのは
、■および必要に応じて添加したNbがオーステナイト
中に十分固溶するようになすためであり、オーステナイ
ト中に十分固溶させたのち熱間圧延後の冷却時にVおよ
び必要に応じて添加したNbが初析フェライトやパーラ
イト中のフェライトに炭化物や炭窒化物として十分に析
出するようにして高強度および高靭性が得られるように
するためである。この場合、加熱温度が高すぎるとバー
ニング現象を生ずるおそれがでてくるので、このような
観点からは1300℃以下とすることが望ましい。
次に、仕上圧延温度については、これが9500Cより
も高いと仕」二圧延後の冷却時にオーステナイトがフェ
ライト+パーライト組織に相変態せず、ベイナイト組織
が生成して靭性が低下すると共に被削性が悪くなるため
であり、他方、仕上圧延温度がAr1+40℃よりも低
いと仕上圧延後の冷却時にVあるいはNbの微細な炭化
物や炭窒化物が均一に析出せず、靭性が劣化するためで
あって、このようなことから仕上圧延温度は950℃以
下〜ArI+40’O以上の範囲とした。
さらに、圧延後の冷却速度については、5℃/minよ
りも冷却速度が遅いと、仕上圧延後の冷却過程で析出す
る炭化物や炭窒化物が凝集して粗大化することにより靭
性が低下するためであり、200℃/filinよりも
冷却速度が大であるとVおよび必要に応じて添加したN
bの析出量が少なくなって十分な靭性を得ることができ
なくなるためであり、このようなことから仕上圧延後の
冷却速度は5℃/sin w 200℃/sinの範囲
とした。
(実施例) 次表に示す化学成分の鋼を溶製したのち造塊し、分塊圧
延および鋼片圧延を行ったのち熱間での製品圧延を行っ
た。この熱間圧延における加熱温度、圧延仕上温度、圧
延後冷却速度は同じく表に示す条件で行った。
その後、各圧延材から引張試験片(JIS  4号)お
よび衝撃試験片(JIS  4号)を作成してそれぞれ
引張試験およびシャルピー衝撃試験を行った。これらの
結果を同じく表に示す。
表に示すように、この発明を満足する実施例1〜5の場
合はいずれも引張強さおよび衝撃値が高い値を示してお
り、規定の範囲内でMn量を高めたN095の場合には
引張強さがかなり大きくなっており、MnMが多いほど
同−硬さ、同一引張強さでは衝撃値が高くなることが確
かめられた。
これに対して、Cr含有量が少なすぎるNo、 6では
圧延条件を満足したとしても強度が低く、Mn含有量が
多すぎるNo、 7では冷却時にベイナイトが生成され
るため靭性が低く、圧延時の加熱温度が低すぎるNo、
 8ではVの固溶が十分でないために強度および靭性が
低く、圧延仕上温度が高すぎるNo、 9ではベイナイ
トが生成するため靭性が低く、圧延仕上温度が低すぎる
No、10ではV炭化物や炭窒化物の析出量が少ないた
め靭性が低く、圧延後の冷却速度が遅すぎるNo、11
では析出した炭窒化物の凝集を生じて靭性が低くなり、
圧延後の冷却速度が大きすぎるNo、12では炭窒化物
の析出量が少ないため靭性が低いという結果になってい
る。
(発明の効果) 以上説明してきたように、この発明による高靭性非調質
鋼の製造方法は、重量%で、C:0.3〜0.5%、S
i:0.15〜0.35%、Mn:0.6〜1.5%、
S:0.5%以下、Cr:0.5〜1.2%、V:0.
03〜0.15%、および必要に応じてAJI:0.0
1〜0.06%、N:0.01〜0.025%、Ti 
:0.01 NO,06%、Nb:0.03〜0.15
%のうちの1種または2種以上、同じく必要に応じてT
e:O,OOl 〜0.03%。
Ca:O,0O03〜 0.005  % 、Pb:0
.02〜0.08%、Bi : 0.02〜0.07%
のうちの1種または2種以上を含み、残部Feおよび不
純物からなる鋼を素材とし、熱間圧延時の加熱温度を9
50℃以」:、仕上圧延温度を950℃以下〜Ar1+
4o℃以上、圧延後の冷却速度を5°O/min 〜2
00’O/minに規制したものであるから、強度およ
び靭性に優れた鋼を非調質で得ることが可能であり、従
来の焼入れ焼もどしを行う調質鋼に匹敵する高い靭性が
得られ、Mn含有量を高めた非調質鋼のように被削性の
低下をきたすことがなく、近年の省エネルギーへの要求
を満たすことができるという非常に優れた効果をもたら
すものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で、C:0.3〜0.5%、Si:0.1
    5〜0.35%、Mn:0.6〜1.5%、S:0.5
    %以下、Cr:0.5〜1.2%、V:0.03〜0.
    15%、および必要に応じてAl:0.01〜0.06
    %、N:0.01〜0.025%、Ti:0.01〜0
    .06%、Nb:0.03〜0.15%のうちの1種ま
    たは2種以上、同じく必要に応じてTe:0.001〜
    0.03%、Ca:0.0003〜0.005%、Pb
    :0.02〜0.08%、Bi: 0.02〜0.07%のうちの1種または2種以上を含
    み、残部Feおよび不純物からなる鋼を素材とし、熱間
    圧延時の加熱温度を950℃以上、仕上圧延温度を95
    0℃以下〜Ar_1+40℃以上、圧延後の冷却速度を
    5℃/min〜200℃/minとすることを特徴とす
    る高靭性非調質鋼の製造方法。
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