JPS6333546A - ジヨミニ−焼入れ硬さを保証したＣｒ鋼の製造方法 - Google Patents

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】 皇栗上旦■且立国 本発明は、焼入れ性を保証したＣｒ鋼の製造方法に関し
、詳しくは、所定の範囲の化学成分を有するＣｒ鋼につ
いて、ジョミニー一端焼入れ試験において、焼入れ端か
ら１５龍及び／又は２０ｍの距離におけるジョミニー焼
入れ端硬さの範囲が指定された場合に、かかる指定され
た硬さを有するように、溶製時にＮ量を制御して、所要
の焼入れ性を保証したＣｒ鋼を製造する方法に関する。

従来の技術 構造用合金鋼からなる条鋼は、所定の強度と靭性とを得
るために、殆どの場合、焼入れ処理を施して製造されて
いる。従って、構造用合金鋼において焼入れ性は重要な
特性であり、かかる焼入れ性を推定するための方法が従
来より種々提案されており、また、工業的にも実用され
ている。

かかる焼入れ性の推定方法としては、ジョミニー一端焼
入れ試験が最も一般的に利用されており、合金元素の種
類及び量からジョミニー硬さを推定する方法が知られて
いる。例えば、丸棒の焼入れにおいて、理想臨界直径Ｄ
＋　と焼入れ端からの距離における一定の係数及び焼入
れ端硬さに基づいて、ジョミニー硬さ曲線を推定する方
法がよく知られている。

発明の目的 しかし、溶製時に成分を調整する場合、焼入れ性は、一
旦、添加された元素に基づく焼入れ性より低減させるこ
とができないので、溶製時にその成分に基づいて、所要
の焼入れ性を有する鋼材の製造方法が強く要望されてい
る。

そこで、本発明者らは、所定の範囲の化学成分を有する
Ｃｒｉについて、ジョミニー一端焼入れ試験における焼
入れ硬さについて広範な研究を重ねた結果、鋼材の焼入
れ端から１５顛及び／又は２０Ｈの位置におけるジョミ
ニー硬さが指定された場合、綱におけるＮ量を制御する
ことによって、かかる所要の焼入れ性を保証したＣｒ鋼
を製造し得ることを見出して、本発明に至ったものであ
る。

主皿且揚底 本発明によるジョミニー焼入れ硬さを保証したＣｒ鋼の
製造方法は、重量％で Ｇ　　　０．３３〜０．４８％、 ｓｉ　ｏ、ｘｏ〜０．５０％、 Ｍｎ　　０．５０〜１．５０％、 Ｃｒ　　Ｑ、８０〜１．５Ｑ％、 Ｂ　　　０．０００１〜０．０００５％、Ａｌ　０．０
１〜０．０７％、 Ｎ　　　０．００１５〜０．００９０％残部鉄及び不可
避的不純物よりなるＣｒ鋼の製造方法において、ジョミ
ニー一端焼入れ試験において焼入れ端から１５ｍの距離
における指定されたＨＲＣ硬さをＨＲＣ（１５）とし、
又は焼入れ端から２０１の距離における指定されたＨＩ
ＩＣ硬さをＨＩＩＣ（２０）とするとき、それぞれ Ａ＝　（１１０Ｃ＋３０Ｍｎ＋４２Ｃｒ−５，３８−Ｈ
，、（１５））／２３６０ 又は Ｂ＝　（９０Ｃ＋２０Ｍｎ＋３１　Ｃｒ−３５，７−Ｉ
’（ｗｅ　（２０））／２３６０（但し、上式において
、元素記号は当該元素の鋼における添加量（重量％）を
示す。）か ら求まるＮ量を有する鋼を溶製することを特徴とする。

先ず、本発明において鋼の化学成分を規定する理由を説
明する。

Ｃは、Ｃｒ鋼が熱処理後に所定の強度を有するように、
０．３３％以上を添加することが必要であるが、過多に
添加するときは、焼き割れが生じたり、或いは熱処理後
に靭性が劣化したりするので、Ｃの添加量の上限を０．
４８％とする。

３ｉは、脱酸剤として、少なくとも０．１０％が添加さ
れるが、０．５０％を越えるときは、冷間加工性の劣化
を招く。

Ｍｎは、鋼の焼入れ性を高めるために、少なくとも０．
５０％が添加されるが、１．５０％を越えて過多に添加
するときは、焼き割れが生じるおそれがある。

Ｃｒは、綱の焼入れ性を高めると共に、焼戻し後の強度
及び靭性を向上させる効果を有し、かかる効果を有効に
得るためには、０．８０％以上を添加することが必要で
ある。しかし、１．５０％よりも多量に添加するときは
、Ｍｎと同様に、焼き割れが生じるおそれがある。

Ｂは、Ｎ量にて鋼の焼入れ性を制御する本発明において
は、０．０００１％以上を添加する必要がある。しかし
、過多に添加する場合は、焼入れ性にばらつきが生じて
、不安定となるので、添加量は０．０００５以下の範囲
とする。

Ａｌは、熱処理時にオーステナイト結晶粒を微細化して
、靭性を向上させる効果を有する。かかる効果を有効に
得るためには、少なくとも０．０１％を添加することが
必要である。しかし、０．０７％を越える過多量の添加
は、凝固や熱間圧延に際して割れが発生しやすくなる。

Ｎは、熱処理時の結晶粒を微細化する効果を有し、その
ために０．００１５％以上を添加することが必要である
。しかし、過多に添加する場合は、Ｎ量による焼入れ性
の制御が困難となるので、本発明においては、Ｎｉの上
限は０．００９０％とする。

本発明の方法においては、上記した元素を含有するＣｒ
１４について、ジョミニー一端焼入れ試験において、焼
入れ端から所定の距離におけるジョミニー焼入れ硬さの
範囲が指定された場合に、溶製時に鋼中のＮ量を制御し
て、かかる指定された硬さを有せしめるものである。前
記した化学成分を有するＣｒ鋼は、例えば、成分が０．
２０　Ｇ　−０゜２０３ｊ−０，７０Ｍｎ−１，０Ｃｒ
−０，０Ｏ０３Ｂ−０，０３０Ａｊｌ！である５ＣＲ４
４０鋼について第１図に示すように、Ｎは、その添加量
が増大するにつれて、焼入れ性を直線的に低下させる。

従って、Ｎ以外の元素の添加量から推定される硬さが所
要値よりも高い場合、Ｎを添加することによって、焼入
れ性を低減させ、所要の焼入れ性、即ち、硬さに調整す
ることができる。

本発明の方法においては、Ｎｌは、ジョミニー一端焼入
れ試験において焼入れ端から１５１１の距離における指
定されたＨＲＣ硬さをＨｕｅ　（１５）とし、又は焼入
れ端から２０ｍの距離における指定されたＨＲ６硬さを
Ｈｍｃ（２０）とするとき、それぞれ Ａ−（１１０Ｃ＋３０Ｍｎ＋４２Ｃｒ−５，３８−Ｈｕ
ｅ（１５））／２３６０　　　　　　　ｆｔ）又は Ｂ＝　（９０Ｃ＋２０Ｍｎ＋３１　Ｃｒ−３５，７）（
ＲＣ（２０）　）　／２３６０　　　　　　　（２１（
但し、上式において、元素記号は当該元素の鋼における
添加量（重量％）を示す。） から求めることができる。

かかる関係式は、ジョミニー−硬さ試験結果の重回帰か
らＣ，Ｍｎ及びＣｒの係数と定数を求め、次いで、第１
図からＮ量のジョミニー硬さに及ぼす影響をＮの傾きと
して求めることによって得ることができる。第１図にお
いて、Ｈｓ＋ｃ（１５）及びＨｍｃ（２０）に対するＮ
量の傾きが共に２３６０である。

Ｃｒ鋼においては通常、ｔｔ、ｃ（１５）及びＨＲＣ（
２０）がある幅をもって指定されることが多いが、この
場合、それぞれの上限を上記（１）及び（２）式に代入
すれば、そのなかの多い方の量にてＮｉｌの下限が規定
され、それぞれの下限を上記（１）及び（２）式に代入
すれば、そのなかの少ない方の量にてＮ量の上限が規定
される。

このようにして規定されるＮ量は、Ｃｒ鋼が所定のＨｕ
ｅ（１５）及びＨＲＣ（２０）を有するために、鋼が含
有すべきＮの総量を意味する。従って、上記からＮの総
量の範囲が規定された後、鋼が既に含有しているＮ量を
減じれば、溶製中に鋼に添加すべきＮ量を求めることが
できる。

前記した成分範囲のＣｒ鋼の硬さの遷移域は、ジョミニ
ー一端焼入れ試験において焼入れ端からの距離が１５ｍ
及び２０ｍにおける硬さにある。

従って、焼入れ性が規格化される場合、これらの距離で
の硬さが指定されることが多く、従って、上記のように
ジョミニー一端焼入れ試験において、焼入れ端からの距
離として１５鶴及び２０寵を選ぶことによって、本発明
の方法に広い適用性をもたせることができる。

以上のように、Ｈｍｃ（１５）及びＨ＋１ｃ（２０）が
共に指定された場合には、それぞれ前記（１１式及び（
２）式から求まるＮ量の共通範囲としてＮｉｌが定めら
れるが、Ｈｍｃ（１５）又はＨＲＣ（２０）のいずれか
一方が指定された場合には、そのＨＩＩＣ焼入れ硬さの
幅から直ちにＮｌの範囲が求まる。

又里■塾果 本発明の方法によれば、所定の化学成分を有するＣｒ鋼
について、ジョミニー焼入れ端硬さが指定された場合、
前述した式に基づいてＮ量を求め、かかるＮ量を有する
ように鋼を溶製すれば、その他の合金元素にかかわらず
、上記指定された焼入れ端硬さを有し、従って、本発明
の方法によれば、指定された焼入れ硬さに基づいて、溶
製時に直ちに所要の化学成分調整を行なうことができる
。

特に、従来、溶製時においては、合金元素に基づく焼入
れ性をそれよりも低減させることはできないが、本発明
の方法によれば、Ｎ量を増大させることによって、溶製
時に焼入れ性を制御し、所要の焼入れ性を有するＣｒ鋼
を得ることができ、指定されたジョミニー値の上限を越
える不合格材を著しく低減することができる。

罰９烈 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。

実施例１ ＳＣＲ４４０鋼において、ＨＲＣ（１５）が４０〜４５
、Ｈ＋＋ｃ（２０）が３３〜３８であるＣｒ鋼の製造に
ついて説明する。

５ＣＲ４４０ｆ！４の溶製時の成分は、Ｃ０．４０％、 Ｓｉ０．２６％、 Ｍｎ０．７１　％、 Ｐ　　　　０．０１９％、 Ｓ　　　　０．０１１％、 Ｃｒ０．９９％、 Ｂ　　　　０．０００３％、 ＡＩ　　０．０３３％、 Ｎ　　　　０．００２１％ であった。

先ず、前記（１）及び（２）式にＨＩＣ（１５）として
４５を、また、Ｈえｅ　（２０）として３８をそれぞれ
代入することによって、それぞれＮ量０．００３４％及
び０．００３０％を得る。従って、溶製時に添加すべき
ＮＩ　ＣＮ−ａａ　）の下限量は、溶製時に既に鋼がＮ
ｏ、００２１％を含有しているので、Ｎ−ａａ＝０．０
０３４　０．００２１＝０．０Ｏ１３（％）である。

次に、前記（１）及び（２）式にＨＲＣ（１５）として
４０を、また、Ｈｕｅ（２０）として３３をそれぞれ代
入することによって、それぞれＮＩｏ、００５５％及び
０．００５２％を得る。従って、溶製時に添加すべきＮ
量ＣＮ−ｄａ）の上限量は、溶製時に既に鋼がＮ０．０
０２１％を含有しているので、Ｎ、、、＝０．００５２
−０．００２１＝０．００３１（％）である。

以上から、Ｎを新たに０．００１３〜０．００３１％の
範囲で添加することによって、所定の焼入れ性を得るこ
とができる。

因みに、Ｎを新たに０．００２５％添加して、Ｎの総量
を０．００４６％としたとき、Ｈ＋＋ｃ　（１５）及び
ＨＩＣ（２０）の実測値はそれぞれ４４及び３７であっ
て、所定の範囲の焼入れ性を有する。また、焼入れ端か
ら１．５ｍ、７ｆｉ、ｌ１ｍ及び２５１における硬さは
それぞれ５７．５５．５１及び３３であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、５ＣＲ４４０ｆｊｌにおけるＮｌとジョミニ
ー硬さとの関係を示すグラフである。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人　弁理士　　牧　野　逸　部 第１図 ６イ 醪 交

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で Ｃ０．３３〜０．４８％、 Ｓｉ０．１０〜０．５０％、 Ｍｎ０．５０〜１．５０％、 Ｃｒ０．８０〜１．５０％、 Ｂ０．０００１〜０．０００５％、 Ａｌ０．０１〜０．０７％、 Ｎ０．００１５〜０．００９０％ 残部鉄及び不可避的不純物よりなるＣｒ鋼の製造方法に
   おいて、ジョミニー一端焼入れ試験において焼入れ端か
   ら１５ｍｍの距離における指定されたＨ＿Ｒ＿Ｃ硬さを
   Ｈ＿Ｒ＿Ｃ（１５）とし、又は焼入れ端から２０ｍｍの
   距離における指定されたＨ＿Ｒ＿Ｃ硬さをＨ＿Ｒ＿Ｃ（
   ２０）とするとき、それぞれＡ＝（１１０Ｃ＋３０Ｍｎ
   ＋４２Ｃｒ−５．３８−Ｈ＿Ｒ＿Ｃ（１５））／２３６
   ０ 又は Ｂ＝（９０Ｃ＋２０Ｍｎ＋３１Ｃｒ−３５．７−Ｈ＿Ｒ
   ＿Ｃ（２０））／２３６０ （但し、上式において、元素記号は当該元素の鋼におけ
   る添加量（重量％）を示す。） から求まるＮ量を有する鋼を溶製することを特徴とする
   ジョミニー焼入れ硬さを保証したＣｒ鋼の製造方法。