JPS63130748A - 高強度非調質強靭鋼 - Google Patents

高強度非調質強靭鋼

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JPS63130748A
JPS63130748A JP27673686A JP27673686A JPS63130748A JP S63130748 A JPS63130748 A JP S63130748A JP 27673686 A JP27673686 A JP 27673686A JP 27673686 A JP27673686 A JP 27673686A JP S63130748 A JPS63130748 A JP S63130748A
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Tatsumi Urita
瓜田 龍実
Katsunori Takada
高田 勝典
Kenji Isogawa
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、靭性に優れていることが要求される部品、例
えば自動車の足回り部品などの素材として好適に利用さ
れる高強度非調質強靭鋼に関するものである。
(従来の技術) 従来、各種の機械構造部品の素材として使用される機械
構造用鋼は、当該部品の形状に加工したあと主として調
質処理、すなわち焼入れ・焼もどしの熱処理を施して使
用するのが普通である。この熱処理においては、■オー
ステナイト化のための加熱、■オーステナイトからの冷
却、■焼入れ後の焼もどし、に代表される工程をとるの
が普通である。
しかしながら、このような熱処理(調質処理)を行なう
場合には、部品を再加熱するための熱処理炉や、冷却す
るための焼入れ槽および焼もどしを行うためのテンパー
炉などを必要とすることから、作業工数および設備費が
増大する。
そこで、上記の調質処理を行なわなくともある程度の強
度および靭性が得られるように、素材にV(バナジウム
)を添加した非調質鋼を使用する、  ことも行なわれ
てきた。この非調質鋼は、■の析出硬化を利用したもの
であり、組織はフェライト−パーライトとなっているも
のである。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記のようにVを添加した非調質鋼では
、靭性がいまだ不十分であり、とくに靭性に優れている
ことが要求される部品、例えば自動車の足回り部品への
適用にはむかないものである。
(発明の目的) 本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたも
ので、非調質で高靭性が得られ、しかも強度にも優れて
いる高強度非調質強靭鋼を提供することを目的としてい
るものである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明による高強度非調質強靭鋼は、重量%で、C:0
.05〜0.25%、Si:1.0%以下、Mn:0.
5〜3.0%、Cr:0.5〜3.0%、Mn+Cr 
: 1 、5〜4 、5%、Nb:0.01〜0.10
%、V:0.01〜0.20%を含み、必要に応゛じて
Mo:0.7%以下、Ni:2%以下のうちから選ばれ
る1種または2種を含み、同じく必要に応じてS二0.
15%以下、Pb:0.3%以下、Ca:0.005%
以下、Bi : 0.3%以下、Te:0.3%以下の
うちから選ばれる1種または2種以上を含み、残部実質
的にFeおよび不純物よりなり、鍛造(ここでは、鍛造
、圧延等の塑性加工を代表していう。)φ冷却後の組織
がベイナイト単相ないしはベイナイト+25体積%以下
のフェライトであることを特徴としている。
すなわち、本発明による高強度非調質強靭鋼は、C含有
量の比較的少ない鋼を用い、靭性の優れた低C系のベイ
ナイトまたはベイナイト+フェライトよりなる組織を得
るようにし、組織中にフェライトが存在する場合には疲
労強度が低下するのでVを添加し、フェライト中にVの
炭窒化物を析出させて強化するようにし、上記のごとく
靭性向上のためにC含有量を低くしたことから、M n
 +Cr量をある程度増加させて強度を高めるようにし
たことを特徴とするものである。
次に、本発明による高強度非調質強靭鋼の成\   分
範囲(重量%)の限定理由について説明する。
C:0.05〜0.25%、 Cは機械構造部品の強度を確保するために添加する元素
であり、このためには0.05%以上含有させた。しか
し、多すぎると靭性が低下するので0125%以下とし
た。
Si:1.0%以下 Stは鋼溶製時において脱酸作用を有する元素であるが
、多すぎると靭性を低下させるので1.0%以下とした
。
Mn:0.5〜3.0% Mnは鋼溶製時において脱酸作用および脱硫作用を有し
ていると共に、介在物の形態を制御し、焼入性を向上さ
せて機械構造部品の強度を高めるのに有効な元素であり
、このような効果を得るために0.5%以上含有させた
。しかしながら、含有量が多すぎると被削性を劣化させ
ると共に、延性を低下させるので3.0%以下とした。
Cr:0.5〜3.0% Crは焼入性を向上して機械構造部品の強度を高めるの
に有効な元素であり、このような効果を得るためには0
.5%以上含有させた。しかし、多すぎると強度が大き
くなりすぎ、靭性が低下することとなるので3.0%以
下とした。
Mn+Cr : l 、 5〜4.5 MnおよびCrは上記のように強度を高めるのに有効な
元素であり、低Cとしたことによる強度の低下を補うと
共に良好な靭性を確保するためにM n 十〇 rで1
.5%以上とした。しかし、Mn+Cr量が多すぎると
強度が高くなりすぎ、かえって靭性を低下させてしまう
ので、M n + Crで4.5%以下に規制した。
Nb:0.01〜0.10% Nbはベイナイトの析出を容易にして強度を増大させる
のに有効な元素であるので、このような効果を得るため
に0.01%以上とした。しかし、含有量が多すぎると
靭性を低下させてしまうので0.10%以下とした。
V:0.01〜0.20% ■はフェライト中で当該Vの炭・窒化物を析出して機械
構造部品の強度を高めるのに有効な元素であるので、こ
のような効果を得るために0.01%以上とした。しか
し、多く添加しても効果の向上は小さく、経済的にも不
利であるので0.20%以下とした。
M o : 0 、7%以下、Ni:2%以下のうちか
ら選ばれる1種または2種 MoおよびNiはいずれも強度を高めるのに有効な元素
であるので、強度をより一層必要とする機械構造部品の
場合には、MoおよびNiのうちから選ばれる1種また
は2種をより望ましくはMOについて0.01%以」二
、Niについて0.1%以上必要に応じて含有させるの
もよい。
しかし、多量に含有させても添加効果の向上はさほどみ
られず、かえって靭性を低下させると共に経済的に不利
となるので、添加するとしてもMOは0.7%以下、N
iは2%以下とする必要が、ある。
S:0.i5%以下、Pb:0.3%以下、Ca:0.
005%以下、Bi:0.3%以下、Te二0.3%以
下のうちから選ばれる1種または2    ・種以上 S、Pb、Ca、Bi、Teはいずれも被削性を向上さ
せる元素であるので、機械構造部品において被削性が良
好であることが要求される場合にはこれらのうちから選
ばれる1種または2種以上を適量添加するのもよい。し
かしながら、添加量が多すぎると熱間加工性を低下させ
たり靭性を劣化させたりするので、添加するとしても、
Sは0.15%以下、Pbは0.3%以下、Caは0.
005%以下、Biは0.3%以下、Teは0.3%以
下とする必要がある。
このような化学成分をもつ本発明による高強度非調質強
靭鋼においては、鍛造(ここでは、鍛造、転造、圧延等
の塑性加工を代表していう。)・冷却後の組織がベイナ
イト単相ないしはベイナイト+25体積%以下のフェラ
イトであるように規制している。すなわち、基地組織を
ベイナイト単相ないしはベイナイト+25体積%以下の
フェライトであるようにすることによって、良好な強度
および靭性を得ることが可能であり、マルテンサイトや
パーライトが共存した場合には良好な靭性を得ることが
できないためである。そして、フェライトの量が多くな
りすぎると疲労強度が低下するので25体積%以下に限
定した。
(実施例1) 第1表に示す成分の鋼を溶製したのち造塊し、分塊圧延
および製品圧延を行なって直径50mmの圧延材を得た
。次に、各圧延材に対し12500Cで熱間鍛造を行な
って直径25mmの鍛造材とし、熱間鍛造後の冷却速度
をコントロールして組織がベイナイト+lO〜15体積
%フェライトとなるようにして供試材とした。
次に、前記各供試材のビッカース硬さおよび一50℃で
のシャルピー衝撃値(試験片はJIS  3号)を調べ
たところ、同じく第1表にp、。
己\ 堰−〇1f″″ゞ000ゝ00− @ Q;、   ′J 0−# err # Co C
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 00 e」I+膿寸ωωのククロロクの口の ロQロローー〜−一〇−〇 ロロロロロロロロロ0ロロロ 第1表に示すように、C量が多すぎると共にM n +
 Cr量が少なすぎる比較鋼No、 1では、硬さは大
であるもの衝撃値がかなり低く靭性に劣ったものであり
、NbおよびVを含まない比較鋼No、 2 、3では
強度が低いものとなっており、C量が多すぎる比較鋼N
024においては硬さは大であるものの衝撃値がかなり
低く靭性に劣ったものであり、Cr量が少なすぎる比較
鋼No、 5においては強度が低いものとなっているこ
とが認められた。
これに対して化学成分割合を適切なものとした本発明鋼
No、 6〜14ではいずれも衝撃値が高く、優れた靭
性を有しているものであることが認められた。そして、
M o 、 N iのうちの1種以上を適量添加した場
合(No、9.10,13゜14)では強度をより一層
高めることが可能であり、S、Pb、Ca、Bi 、T
ecy)うちの1種以上を適量添加した場合(No、 
11 、12 、13 。
14)では被削性を良好なものにできることが確かめら
れた。
(実施例2) 実施例1において採用した第1表に示すN087の圧延
材(直径50mm)を選び、この圧延材に対し1250
℃で熱間鍛造を行なって直径25mmの鍛造材とし、熱
間鍛造後の冷却速度をコントロールして第2表に示した
ミクロ組織が得られるようにし、これらを供試材とした
。
次に、前記各供試材のビッカース硬さおよび一50°C
でのシャルピー衝撃値(試験片はJIS  3号)を調
べたところ、同じく第2表に第2表に示すように、熱間
鍛造後の冷却速度が大きすぎてミクロ組織中にマルテン
サイトを有している場合(符号D)には、硬さは大であ
るものの衝撃値が低く、靭性に劣っているものであり、
反対に熱間鍛造後の冷却速度が小さすぎてミクロ組織中
のフェライト量が多すぎる場合(符号C)およびパーラ
イトが生じている場合(符号E)には、硬さが小さく衝
撃値も低いものとなっていることが認められた。
これに対して、熱間鍛造後の冷却速度が適切であって、
ミクロ組織がベイナイト単相となっている場合(符号A
)およびフェライト量が10体積%である場合(符号B
)には、硬さが適切な値を有しており、衝撃値が高く靭
性に優れたものであることが認められた。
さらに、上記供試鋼No、 7において、上記の場合と
同様に熱間鍛造後の冷却速度をコントロールすることに
よりミクロ組織中におけるベイナイトに対するフェライ
ト量を変化させ、このフェライト量と疲れ限度との関係
を調べたところ、第1図に示す結果が得られた。
第1図に示す結果より明らかなように、疲れ限度を良好
なものとするため、すなわち同−硬さの調質材(345
G)に対する疲れ限度比が0.8以上となるようにする
ためには、ベイナイトに対するフェライト量を25体積
%以下とする必要のあることが確かめられた。
[発明の効果] 以上説明してきたように、本発明による高強度非調質強
靭鋼は、重量%で、C:0.05〜0.25%、Si:
1.0%以下、M n : 0 、5〜3.0%、Cr
:0.5〜3.0%、M n +Cr:1.5〜4.5
%、Nb:0.01〜0.10%、V:0.01〜0.
20%を含み、必要に応じてM o : 0 、7%以
下、Ni:2%以下のうちから選ばれる1種または2種
を含み、同じく必要に応じてS:0.15%以下、Pb
:0.3%以下、Ca : 0.005%以下、Bi 
:0.3%以下、Te:0.3%以下のうちから選ばれ
る1種または2種以」−を含み、残部実質的にFeおよ
び不純物よりなり、鍛造・冷却後の組織がベイナイト単
相ないしはベイナイト+25体積%以下のフェライトと
なっているものであるから、非調質で高靭性が得られる
ものであり、しかも強度にも優れているものであって、
熱間等における塑性加工後に調質処理を施す必要がなく
、したがって焼入れ設備や焼もどし設備を不要とするこ
とが可能であり、特性の安定した高品質の機械構造部品
を低コストで得ることができるようになるという非常に
優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1表の供試鋼No、 7におけるミクロ組織
中のベイナイトに対するフェライト量と同−硬さの調質
鋼に対する疲れ限度比との関係を調べた結果の一例を示
すグラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で、 C;0.05〜0.25%、 Si:1.0%以下、 Mn:0.5〜3.0%、 Cr:0.5〜3.0%、 Mn+Cr:1.5〜4.5%、 Nb:0.01〜0.10%、 V:0.01〜0.20%を含み、残部実質的にFeお
    よび不純物よりなり、鍛造、冷却後の組織がベイナイト
    単相ないしはベイナイト+25体積%以下のフェライト
    であることを特徴とする高強度非調質強靭鋼。
  2. (2)重量%で、 C:0.05〜0.25%、 Si:1.0%以下、 Mn:0.5〜3.0%、 Cr:0.5〜3.0%、 Mn+Cr:1.5〜4.5%、 Nb:0.01〜0.10%、 V:0.01〜0.20%、 およびMo:0.7%以下、Ni:2%以下のうちから
    選ばれる1種または2種を含み、残部実質的にFeおよ
    び不純物よりなり、鍛造・冷却後の組織がベイナイト単
    相ないしはベイナイト+25体積%以下のフェライトで
    あることを特徴とする高強度非調質強靭鋼。
  3. (3)重量%で、 C:0.05〜0.25%、 Si:1.0%以下、 Mn:0.5〜3.0%、 Cr:0.5〜3.0%、 Mn+Cr:1.5〜4.5%、 Nb:0.01〜0.10%、 V:0.01〜0.20%、 およびS:0.15%以下、Pb:0.3%以下、Ca
    :0.005%以下、Bi:0.3%以下、Te:0.
    3%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含み
    、残部実質的にFeおよび不純物よりなり、鍛造、冷却
    後の組織がベイナイト単相ないしはベイナイト+25体
    積%以下のフェライトであることを特徴とする高強度非
    調質強靭鋼。
  4. (4)重量%で、 C:0.05〜0.25%、 Si:1.0%以下、 Mn:0.5〜3.0%、 Cr:0.5〜3.0%、 Mn+Cr:1.5〜4.5%、 Nb:0.01〜0.10%、 V:0.01〜0.20%、 およびMo:0.7%以下、Ni:2%以下のうちから
    選ばれる1種または2種、 さらにS:0.15%以下、Pb:0.3%以下、Ca
    :0.005%以下、Bi:0.3%以下、Te:0.
    3%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含み
    、残部実質的にFeおよび不純物よりなり、鍛造・冷却
    後の組織がベイナイト単相ないしはベイナイト+25体
    積%以下のフェライトであることを特徴とする高強度非
    調質強靭鋼。
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